CN110266179B - 一种SiC MOSFET变流器的布局方法及SiC MOSFET变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种SiC MOSFET变流器的布局方法及SiC MOSFET变流器，布局方法包括：SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)经U型母排(11)连接至三相电感(8)；所述SiC MOSFET模块(1)的栅源极上直插着SiC MOSFET驱动模块(2)；所述SiC MOSFET模块(1)的直流端口垂直插着直流母排(3)，所述直流母排(3)两侧分别安装电容(4)；所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接，用于通过控制SiC MOSFET驱动模块(2)驱动SiC MOSFET模块(1)。本发明将SiC MOSFET驱动模块直插于SiC MOSFET模块栅源极上，保证SiC MOSFET驱动模块与SiC MOSFET模块栅源极之间的连接满足SiC MOSFET模块的开关速度。

Description

一种SiC MOSFET变流器的布局方法及SiC MOSFET变流器
技术领域
本发明涉及变流器内部的布局，具体涉及一种SiC MOSFET变流器的布局方法及SiC MOSFET变流器。
背景技术
随着宽禁带半导体器件的出现使电力电子设备可以工作在更高的工作电压、功率、功率密度、开关频率、工作温度，以及更低的体积、损耗等，目前采用大功率SiC MOSFET模块取代Si IGBT模块成为推动大功率变流器性能提升的有效方法。
但由于SiC MOSFET模块快速的开关速度，所以SiC MOSFET驱动模块与SiC MOSFET模块栅源极之间的连接必须保证尽可能地短，否则在开关过程中其栅源极之间将出现剧烈的振荡，导致变流器无法正常工作。由于SiC MOSFET模块快速的开关速度与开关频率，其内部存在大量的电磁干扰(EMI)，如何能在避免电磁干扰的情况下，又能使使控制器的信号可靠传输到SiC MOSFET驱动模块上，同时还要保证所有部件安装紧凑提高大功率SiC MOSFET变流器的功率密度成为一个难点。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种SiC MOSFET变流器的布局方法，在保证控制器与SiC MOSFET驱动模块距离尽可能接近连接路径且，尽可能远离主电路的前提下，充分利用空间，使所有部件紧凑安装，增加大功率SiC MOSFET变流器的功率密度。
本发明提供的技术方案是：一种SiC MOSFET变流器的布局方法，包括：
所述SiC MOSFET模块(1)的栅源极上直插着SiC MOSFET驱动模块(2)，所述SiCMOSFET模块(1)和SiC MOSFET驱动模块(2)位于同一平面；
所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接，用于通过控制SiC MOSFET驱动模块(2)驱动SiC MOSFET模块(1)。
优选的，所述布局方法，包括：
SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)经U型母排(11)连接至三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的直流端口垂直插着直流母排(3)，所述直流母排(3)两侧分别安装电容(4)。
优选的，所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接，包括：
控制器(5)与SiC MOSFET驱动模块(2)在直流母排(3)的同一侧，且位于三相电感(8)的上方。
优选的，所述布局方法，还包括：
在SiC MOSFET模块(1)的下方设置散热器(6)；
在所述散热器(6)上开设散热器孔/槽口(12)，并将U型母排(11)的一端穿过所述散热器孔/槽口(12)与三相电感(8)连接；
所述U型母排(11)的另一端与SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)连接。
优选的，所述布局方法，还包括：
在散热器(6)的一侧安装风扇(9)，所述风扇(9)产生的风从散热器(6)流向三相电感(8)。
优选的，所述散热器孔/槽口(12)的数量根据U型母排(11)的数量开凿。
优选的，所述直流母排(3)垂直于所述SiC MOSFET模块(1)和SiC MOSFET驱动模块(2)的平面。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种SiC MOSFET变流器，包括：SiC MOSFET模块(1)、SiC MOSFET驱动模块(2)和控制器(5)；
所述SiC MOSFET模块(1)的栅源极上直插着SiC MOSFET驱动模块(2)；
所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接。
优选的，所述SiC MOSFET变流器，还包括：
直流母排(3)、交流端口(7)、U型母排(11)、电容(4)和三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)经U型母排(11)连接至三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的直流端口垂直插着直流母排(3)，所述直流母排(3)两侧分别安装电容(4)。
优选的，所述SiC MOSFET变流器，还包括：散热器(6)和风扇(9)；
所述散热器(6)设置在SiC MOSFET模块(1)的下方，所述风扇(9)安装在散热器(6)的一侧。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案，将SiC MOSFET驱动模块直插于SiC MOSFET模块栅源极上，保证SiC MOSFET驱动模块与SiC MOSFET模块栅源极之间的连接满足SiC MOSFET模块的开关速度，同时控制器的信号能直接到达SiC MOSFET驱动模块，不受电磁干扰。
本发明提供的技术方案，在保证控制器与SiC MOSFET驱动模块和SiC MOSFET模块尽可能短的距离前提下，充分利用空间，使所有部件紧凑安装，增加大功率SiC MOSFET变流器的功率密度。
本发明提供的技术方案，在满足控制器及SiC MOSFET驱动模块远离电磁干扰(EMI)的前提下，使大功率SiC MOSFET变流器内各部件之间布局紧凑。
附图说明
图1为通过本发明提供的布局方法得到SiC MOSFET变流器的结构示意图；
图2为本发明SiC MOSFET模块与SiC MOSFET驱动模块的连接示意图；
图3为本发明SiC MOSFET变流器的直流母排示意图；
图4为本发明控制器安装示意图；
图5为本发明散热器安装示意图；
图6为本发明SiC MOSFET变流器的交流端口通过U形母线穿过散热器孔/槽口示意图；
1-SiC MOSFET模块；2-SiC MOSFET驱动模块；3-直流母排；4-电容；5-控制器；6-散热器；7-交流端口；8-三相电感；9-风扇；10-风的流向；11-U型母排；12-散热器孔/槽口。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明构思提供了适用于大功率SiC MOSFET变流器内部的高功率密度布局方法，包括：
1、SiC MOSFET模块1的交流端口7经U型母排11连接至三相电感8；
2、处于SiC MOSFET模块1下的散热器6部分开三个散热器孔/槽口12以保证U型母排11可以顺利通过；
3、直流母排3垂直于SiC MOSFET模块1，直流母排3上电容4分两边安装；
4、SiC MOSFET驱动模块2直插于SiC MOSFET栅源极；
5、控制器5与SiC MOSFET驱动模块2在直流母排3的同一侧，位于三相电感8上方；
6、风扇9装在散热器6一边，风的方向为散热器6到三相电感8。
本发明可以满足控制部分及SiC MOSFET驱动远离电磁干扰(EMI)的前提下，使大功率SiC MOSFET变流器内各部件之间紧凑，增加变流器功率密度。
实施例2
由于SiC MOSFET模块快速的开关速度，SiC MOSFET驱动模块与SiC MOSFET模块栅源极之间极小的连线电感也会带来栅源极电压的巨大振荡。栅极的振荡将导致SiC MOSFET模块无法正常开关甚至产生直通问题，最终导致整个变流器无法工作甚至损坏。为此，如图2所示，SiC MOSFET驱动与SiC MOSFET模块栅源极之间应该采用直插的方式以减小连线电感。
如图3所示，为了简化大功率SiC MOSFET变流器的直流母排，使其减少开孔，采用垂直母排结构，为了尽可能利用空间，将电容分两侧进行安装。
由于SiC MOSFET模块快速的开关速度与开关频率，其内部存在大量的电磁干扰(EMI)，为使控制器的信号可靠传输到SiC MOSFET驱动模块上，需要保证控制器与SiCMOSFET驱动模块距离尽可能接近且连接路径尽可能远离主电路，所以，如图4所示，将控制器安装于直流母排的一侧(与SiC MOSFET驱动模块在一侧)。
如图5所示，为了使SiC MOSFET模块1散热，需要在其下方安装散热器6。
图5散热器左侧，控制器下方有一区域，为了使整个变流器紧凑，减小体积，可以将三相电感放在此处。一方面可以利用此空间，另一方面可以与散热器合用风道与风扇。如图1所示，三相电感、风扇安装位置及风的流向。
如图1所示，SiC MOSFET模块的交流端口7，为了使交流端口7可以与交流电感连接，采用U型母排连接至三相输出电感。散热器开三个槽以保证U型母排可以顺利通过。如图6所示，SiC MOSFET变流器交流端口与U形母线及散热器槽口的位置关系。
综上所述，根据本发明实施例的一种适用于大功率SiC MOSFET变流器内部的高功率密度布局方法，该方法中SiC MOSFET模块的交流端口经U型母排连接至三相电感，处于SiC MOSFET模块下的散热器部分开三个槽以保证U型母排可以顺利通过；直流母排垂直于SiC MOSFET模块，母排上电容分两边安装；SiC MOSFET驱动模块直插于SiC MOSFET栅源极；控制器与SiC MOSFET驱动模块在直流母排的同一侧，位于三相电感上方；风扇装在散热器一边，风的方向为散热器到三相电感。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种SiC MOSFET变流器的布局方法，其特征在于，包括：
所述SiC MOSFET模块(1)的栅源极上直插着SiC MOSFET驱动模块(2)，所述SiC MOSFET模块(1)和SiC MOSFET驱动模块(2)位于同一平面；
所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接，用于通过控制SiC MOSFET驱动模块(2)驱动SiC MOSFET模块(1)；
所述布局方法，包括：
SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)经U型母排(11)连接至三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的直流端口垂直插着直流母排(3)，所述直流母排(3)两侧分别安装电容(4)；
所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接，包括：
控制器(5)与SiC MOSFET驱动模块(2)在直流母排(3)的同一侧，且位于三相电感(8)的上方；
所述布局方法，还包括：
在SiC MOSFET模块(1)的下方设置散热器(6)；
在所述散热器(6)上开设散热器孔/槽口(12)，并将U型母排(11)的一端穿过所述散热器孔/槽口(12)与三相电感(8)连接；
所述U型母排(11)的另一端与SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)连接；
所述布局方法，还包括：
在散热器(6)的一侧安装风扇(9)，所述风扇(9)产生的风从散热器(6)流向三相电感(8)；
所述直流母排(3)垂直于所述SiC MOSFET模块(1)和SiC MOSFET驱动模块(2)的平面。
2.如权利要求1所述的布局方法，其特征在于，所述散热器孔/槽口(12)的数量根据U型母排(11)的数量开凿。
3.一种按权利要求1-2布局的SiC MOSFET变流器，其特征在于，包括：SiC MOSFET模块(1)、SiC MOSFET驱动模块(2)和控制器(5)；
所述SiC MOSFET模块(1)的栅源极上直插着SiC MOSFET驱动模块(2)；
所述SiC MOSFET驱动模块(2)与控制器(5)连接。
4.如权利要求3所述的SiC MOSFET变流器，其特征在于，所述SiC MOSFET变流器，还包括：
直流母排(3)、交流端口(7)、U型母排(11)、电容(4)和三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的交流端口(7)经U型母排(11)连接至三相电感(8)；
所述SiC MOSFET模块(1)的直流端口垂直插着直流母排(3)，所述直流母排(3)两侧分别安装电容(4)。
5.如权利要求4所述的SiC MOSFET变流器，其特征在于，所述SiC MOSFET变流器，还包括：散热器(6)和风扇(9)；
所述散热器(6)设置在SiC MOSFET模块(1)的下方，所述风扇(9)安装在散热器(6)的一侧。
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