[实用新型]一种功率模块单元叠排结构及逆变器功率模块

说明书

本实用新型公开了一种功率模块单元叠排结构及逆变器功率模块，叠排结构为三层层叠结构，包括负极铜排和正极铜排，在负极铜排和正极铜排之间设置有N极铜排，负极铜排和正极铜排表面涂覆有绝缘漆用于相互绝缘，负极铜排、正极铜排和N极铜排均纵向弯折为直角结构，正极铜排和N极铜排的直角结构与负极铜排的直角结构方向相反设置。本实用新型叠排结构不仅能够增大回路面积，减小线路杂散电感，而且减小了转接排引入的连接杂散电感。

技术领域

本实用新型属于电路结构设计技术领域，具体涉及一种功率模块单元叠排结构及逆变器功率模块。

背景技术

当今社会中，小到手机、电脑、电视，大到航母卫星，电力电子设备在人类生活中扮演着越来越重要的角色。而在这些形形色色的电力电子设备中，或多或少都有着逆变器的身影。特别是在新兴能源行业，发电设备中逆变器都占据着绝对的地位。

对于逆变器设备来说，功率模块单元是其核心设备之一。功率模块单元直接决定了逆变器设备的功率等级，输出电压电流能力。因此功率模块单元的设计一直都是逆变器设计的核心内容之一，而功率开关管的选取就是重中之重。根据逆变器的输入输出特性，可以决定出功率开关管的最小电压电流应力。然而在实际的产品设计中，需要留有一定的电压电流余量以，应对复杂的电路结构设计中带入的分布参数以及特殊情况。余量设计过大就需要选取更高应力的开关管，会极大的提高产品成本。因此良好的电路结构设计可以减小分布参数的影响，降低开关管的余量设计，从而减小产品成本。

目前集中式逆变器设备为了减小母线电容，会采用母线电容集中排列的电容池结构，如图1所示，常规功率模块单元采用的是叠排加转接短排，通过转接短排与母线电容排连接。这种方式不仅正负极铜排对N极铜排的回路面积小，而且排间转接时会在电路中额外引入杂散电感。而该设计直接导致与之相连的功率模块单元同样需要使用叠排结构。功率模块单元叠排结构是一个较为复杂的结构设计，一种好的叠排结构设计可以通过增大回路面积，减小电路中的分布电感，减小开关管电压应力要求，减小设计成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种功率模块单元叠排结构及逆变器功率模块，通过增大正负母排与N极铜排之间的回路面积以及节省一级转接铜排，减小回路分布电感与杂散电感，从而减小开关管的开通关断电压应力。

本实用新型采用以下技术方案：

一种功率模块单元叠排结构，叠排结构为三层层叠结构，包括负极铜排和正极铜排，在负极铜排和正极铜排之间设置有N极铜排，负极铜排和正极铜排表面涂覆有绝缘漆用于相互绝缘，负极铜排、正极铜排和N极铜排均纵向弯折为直角结构，正极铜排和N极铜排的直角结构与负极铜排的直角结构方向相反设置。

具体的，负极铜排、正极铜排和N极铜排的水平部分均设置有相互对应的功率模块连接孔，负极铜排、正极铜排和N极铜排的竖直部分均设置有相互对应的电容池连接孔。

具体的，N极铜排和正极铜排之间设置有绝缘板。

具体的，三层层叠结构采用热压方式合成为一体。

一种逆变器功率模块，包括所述的叠排结构。

具体的，叠排结构的等效电路具体如下：

包括电感L1、电感L2和电感L3，电感L1的一端与母线电容排正极连接，另一端与开关管T1的C端连接，经过开关管T1的E端与输出连接；电感L2的一端与N级连接，另一端分两路，一路经过正向二极管D1与开关管T2的C端连接，经过开关管T2的E端与输出连接，另一路经过反向二极管D2与开关管T3的E端连接，经过开关管T3的C端与输出连接；电感L3的一端与母线电容排负级连接，另一端与开关管T4的E端连接，经过开关管T4的C端与输出连接。

进一步的，当输出电流为正时，开关管T1关断时，电感L1上电流减小，电感L2上电流增加，开关管T1的关断电压ΔVCE等于两电感上的电压。