CN101425742B - 大功率三相逆变器的直流母线连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大功率三相逆变器的直流母线连接结构。为解决现有大功率三相逆变器中不能兼顾电容器分组安装和降低电容器间纹波电流的问题，提供一种大功率三相逆变器的直流母线连接结构，包括直流电源、至少两电容器模块、逆变开关管模块，电容器模块与逆变开关管模块就近并联，相邻的两电容器模块之间有上下层叠结构的搭接铜排将其并联，电容器模块与逆变开关管模块并联后与直流电源相连。采用该种连接，所有电容器模块可共同承担整个输出功率的能量需要，提高电容的利用率；电容器模块的正负极铜排上下层叠结构，线路阻抗及杂散电感参数最小化，以降低各相电容器模块之间的纹波电流；电容器模块采用独立的结构设计，便于分散安装及维护。

Description

大功率三相逆变器的直流母线连接结构

技术领域

本发明涉及逆变器，更具体地说，涉及一种大功率三相逆变器的直流母线连接结构。 

背景技术

在大功率三相逆变器产品中，其组件的布局设计在可维护性方面的要求较高，单元组件往往采用模块化设计。在传统的大功率三相逆变器中，电解电容的数量多，体积与重量大，整体安装困难，为此在这类大功率逆变器中，电容器的安装都采用分组安装。如图1所示，在传统的大功率三相逆变器中，电容器采用模块化设计，该逆变器中，采用了三个电容器模块(CAPA、CAPB、CAPC)和三个逆变开关管模块(INVA、INVB、INVC)，每一电容器模块与一个逆变开关管模块就近并联在一起，然后与一熔断器串联后再与直流电源(DC)相连。采用这种电容器的布局连接设计，由于元器件尺寸较大，整个电路连接的分布电感、线路阻抗等参数影响不可忽略，三相电容器组之间没有就近并联，无法共同承担整个输出功率的能量需要，例如当A相输出功率时，主要是A相电容器模块提供能量，而B相电容器模块和C相电容器模块的贡献较小，最终导致每一相电容器模块的纹波电流都大大增加，电容器利用率不高。 

另外，在目前的电容器模块中，电容器的正极铜排11与负极铜排12都采用部分重叠或无重叠的结构，电容器模块是由多个电容器14由正极铜排11、负极铜排12、中间连接铜排13连接而成，其中正极铜排11与负极铜排12之间不重叠，如图2所示；或者部分重叠，如图3、图4所示，此类无重叠或部分重叠的结构致使线路阻抗及杂散电感参数不能做到最小化，不利于降低各相电容之间的纹波电流以及电容器工作时的温度。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中大功率三相逆变器的母线连接中不能兼顾电容器分组安装与提高电容器利用率的问题，而提供一种可兼顾使电容器分组安装和提高电容器利用率的大功率三相逆变器的直流母线连接结构。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种大功率三相逆变器的直流母线连接结构，包括直流电源、至少两个电容器模块、至少两个逆变开关管模块，每个电容器模块与一个逆变开关管模块就近并联，每相邻的两个电容器模块之间有搭接铜排将其并联，电容器模块与逆变开关管模块并联后与直流电源相连。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述的电容器模块为三个，所述的三个电容器模块呈“一”字形排列。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，电容器模块包括正极铜排与负极铜排，所述正极铜排与负极铜排为上下层叠的结构。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述搭接铜排包括正极搭接铜排与负极搭接铜排，所述正极搭接铜排与负极搭接铜排为上下层叠的结构，所述正极搭接铜排搭接两相邻电容器模块中的正极 铜排，所述负极搭接铜排搭接两相邻电容器模块中的负极铜排。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，电容器模块与逆变开关管模块之间采用连接铜排并联连接。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述逆变开关管模块包括散热器，所述连接铜排由一紧固件固定在所述的散热器上。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，电容器模块与逆变开关管模块之间的连接铜排上设置与直流电源正负极相连接的直流电源接线点。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述电容器模块的正、负极铜排上分别设置有与直流电源正负极相连接的直流电源接线点。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述的直流电源接线点与直流电源正负极之间为铜排连接。 

在本发明所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构中，所述的直流电源接线点与直流电源正负极之间设置有熔断器。 

本发明与现有的大功率三相逆变器的直流母线连接结构相比，具有如下优点： 

1、三相电容器模块之间用层叠结构的搭接铜排就近并联，保证了搭接的面积最大化，减少线路阻抗，使三相电容器模块可共同承担整个输出功率的能量需要，当一相输出能量时，其他两相也作出较大的能量输出贡献，从而提高电容器的利用率。 

2、电容器模块中，电容器的正负极铜排为层叠结构，实现导电面积最 大范围重叠，减少回路阻抗，增加分布电容，使线路阻抗及杂散电感参数做到最小化，以降低电容器中的纹波电流以及电容器工作时的温升。 

3、电容器模块采用独立的结构设计，便于分散安装及维护。 

4、与逆变开关管模块相连接的连接铜排上设置紧固件将其固定在逆变开关管模块的散热器上，防止连接铜排上所受的应力传递至逆变开关管模块的功率管上而导致功率管的损坏。 

5、直流电源、电容器模块、逆变开关管模块之间采用全铜排连接，方便设备的组装与拆卸维护。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 

图1是现有技术中三相电容器模块与逆变开关管模块的连接电路图。 

图2是现有技术中电容器模块的正极铜排与负极铜排无重叠的结构示意图。 

图3是现有技术中电容器模块的正极铜排与负极铜排部分重叠的结构示意图。 

图4是现有技术中电容器模块的正极铜排与负极铜排部分重叠的结构视图。 

图5是本发明中三相电容器模块与逆变开关管模块的连接电路图。 

图6是本发明中电容器模块中正极铜排与负极铜排叠合的结构示意图。 

图7是本发明中电容器模块中正极铜排与负极铜排叠合的结构视图。 

图8是本发明中三相电容器模块用搭接铜排就近并联的结构视图。 

图9是本发明中三相电容器模块与逆变开关管模块的连接结构视图。 

具体实施方式

图5至图9示出了本发明的一个较优实施方式。 

请参阅图5所示，在本实施例中，大功率三相逆变器的母线连接包括三个电容器模块(CAPA、CAPB、CAPC)2、4、6和三个逆变开关管模块(INVA、INVB、INVC)3、5、7，每个电容器模块与一个逆变开关管模块就近并联，电容器模块与逆变开关管模块并联后与直流电源(DC)1相连接。并联后电容器模块、逆变开关管模块与直流电源(DC)1之间设有熔断器8。 

参阅图6、图7所示，在本实施例中，电容器模块4由八个电解电容器41通过铜排连接构成，连接的铜排有正极铜排42、负极铜排43、中间连接铜排44，三铜排相互叠合，各铜排间设有隔离的绝缘板45，其中正极铜排42与负极铜排43相邻，其中负极铜排43上除为了安装而设置的避让位和避让孔之外，与正极铜排42基本完全叠合。正极铜排42与负极铜排43并在同一侧引出与逆变开关管模块5并联的连接端421、431，通过连接铜排53实现电容器模块4的正负极与逆变开关管模块5正负极就近并联。如图9所示，连接铜排53由一个紧固件54固定在逆变开关管模块5的散热器51上，紧固件为一绝缘支柱，该支柱的两端分别与连接铜排和散热器固定连接。连接铜排53通过紧固件固定后，其上所受到的应力通过紧固件传递至散热器上，而非传递至逆变开关管模块5的功率管52上，可有效防止功率管52被连接铜排53压坏。其他电容器模块2、6与电容器模块4具有相同的结构，其他逆变开关管模块与对应电容器模块的连接结构和逆变开关管模块5与电容器模块4的连接结构相同。 

参阅图8所示，在排列成一排的三个电容器模块2、4、6中，电容器模块4与电容器模块6相邻，中间由搭接铜排连接，正极搭接铜排91将电容器模块4与电容器模块6的正极铜排搭接，负极搭接铜排92将电容器模块4与电容器模块6的负极铜排43、63搭接。正、负极搭接铜排91、92为上下层叠结构，且与电容器模块4的正、负极铜排42、43具有相近的宽度，使电容器模块4、6之间具有最大的导电面积，减少电容器模块间的阻抗与感抗。相邻的电容器模块4和电容器模块2之间的连接结构与电容器模块4和电容器模块6之间的连接结构相同。 

在本实施例中，搭接铜排的正、负极搭接铜排还设有直流电源接线点，该接线点到直流电源之间采用铜排连接并设熔断器。在具体实施时，该直流电源接线点还可设置在电容器模块的正、负极铜排上，也可设置在电容器模块与逆变开关管模块之间的连接铜排53上。 

在本实施例中，三相电容器模块之间用搭接铜排就近并联，使正极和负极构成的电流回路面积最小，减少线路阻抗，使三相电容器模块可共同承担整个输出功率的能量需要，当一相输出能量时，其他两相也作出较大的能量输出贡献，从而提高电容器的利用率。在电容器模块中，电容器的正负极铜排采用层叠结构，增大导电面积，减少回路阻抗，增加分布电容，使线路阻抗及杂散电感参数做到最小化，以降低各相电容器模块之间的纹波电流以及电容器的温度。通过实验，采用现有直流母线连接结构的逆变器应用于400kVA输出容量的UPS时，每相电容器组的总纹波电流实测值约为286A，电容器芯温温升最大为28.8度，而将具有本实施例中直流母线连接结构的逆变器应用于同样容量输出的UPS时，电容器组的总纹波电流实测值约为250A，降幅达15％左右，电容器温升芯温最大为22.2度，降 幅达到6度以上。由于降低了纹波电流和电容器芯温，可增长电容器的使用寿命，提高了电容器组的利用率。另外本实施例中，每一相都有独立安装的电容器模块，使逆变器中的电容器具有分散安装及维护的优点。 

Claims (8)

1.一种大功率三相逆变器的直流母线连接结构，包括直流电源、至少两个电容器模块、至少两个逆变开关管模块，其特征在于：每个电容器模块与一个逆变开关管模块就近并联，每相邻的两电容器模块之间有搭接铜排将其就近并联，电容器模块与逆变开关管模块并联后与直流电源相连；

所述搭接铜排包括正极搭接铜排与负极搭接铜排，所述正极搭接铜排与负极搭接铜排为上下层叠的结构，所述正极搭接铜排搭接两相邻电容器模块中的正极铜排，所述负极搭接铜排搭接两相邻电容器模块中的负极铜排；

所述电容器模块包括多个电解电容器，多个所述电解电容器通过铜排连接，所述连接的铜排包括相互叠合的正极铜排、负极铜排和中间连接铜排，各连接的铜排间设有隔离的绝缘板，所述正极铜排与负极铜排相邻并且基本完全叠合；

所述正极搭接铜排和负极搭接铜排与所述正极铜排和负极铜排具有相近的宽度。

2.根据权利要求1所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，所述的电容器模块为三个，所述的三个电容器模块呈“一”字形排列。

3.根据权利要求1所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，电容器模块与逆变开关管模块之间采用连接铜排并联连接。

4.根据权利要求3所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，所述逆变开关管模块包括散热器，所述连接铜排由一紧固件固定在所述的散热器上。

5.根据权利要求3所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，电容器模块与逆变开关管模块之间的连接铜排上设置与直流电源正负极相连接的直流电源接线点。

6.根据权利要求1所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，所述电容器模块的正、负极铜排上分别设置有与直流电源正负极相连接的直流电源接线点。

7.根据权利要求5或6所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，所述的直流电源接线点与直流电源正负极之间为铜排连接。

8.根据权利要求5或6所述的大功率三相逆变器的直流母线连接结构，其特征在于，所述的直流电源接线点与直流电源正负极之间设置有熔断器。

Images