CN110474518A - 一种抑制杂散电感的三电平层叠母排 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制杂散电感的三电平层叠母排，包括A,B,C三相功率模组和直流支撑电容模块；A,B,C三相功率模组包上设有功率模块层叠母排，功率模块层叠母排分别连接直流正极P、中极O和负极N；直流支撑电容模块包括支撑电容层叠母排，以支撑电容层叠母排垂直中心线为轴，直流支撑电容采用极性相反的方式相连；直流支撑电容模块的支撑电容层叠母排分别连接直流正极P、中极O和负极N；功率模块层叠母排的直流侧为L型设计，与支撑电容层叠母排直接贴合相连。本发明通过功率模块的正负换流回路路径长度对称设计，功率模块与直流支撑电容模块的母排直接对接，直流电容分散极性摆放，降低三电平四象限运行下的杂散电感，最大化变流器整体输出能力。

Description

一种抑制杂散电感的三电平层叠母排

技术领域

本发明涉及电力电子系统变流器层叠母排装置，尤其涉及一种抑制杂散电感的三电平层叠母排。

背景技术

在储能变流器及其他类似交直流转换变流器中，经常会使用到功率单元和三电平层叠母排。合理的母排设计可以使得三电平母排杂散电感得到抑制，提高变流器的电压和电流运行范围。

目前的三电平层叠母排存在着以下问题：1，支撑电容与IGBT模块为一个整体，一个人在拆卸搬运过程中费时费力，维护拆卸极不方便；2，电容摆放不考虑极性，导致换流回路的杂散电感高；3，零部件太多，成本极高。

现有技术考虑到三电平的母排优化设计和杂散电感抑制问题，但是并没有针对三电平的换流回路特点，对称抑制杂散电感问题。三电平变流器的四象限运行，会有长换流回路和短换流回路，因此需要把整体母排电容进行离散化，将两个长换流回路和两个短换流回路分别对称地进行杂散电感抑制。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种抑制杂散电感的三电平层叠母排，解决三电平拓扑对称换流回路下杂散电感的抑制问题，最大化变流器整体输出能力。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种抑制杂散电感的三电平层叠母排，包括A,B,C三相功率模组和直流支撑电容模块；

A,B,C三相功率模组包括框架，框架内部设有功率模块层叠母排，功率模块层叠母排交流侧从左到右依次设有IGBT功率模块、IGBT驱动板、交流输出铜排、吸收电容，IGBT功率模块连接IGBT驱动板、吸收电容、交流输出铜排；A,B,C三相功率模组的功率模块层叠母排分别连接直流正极P、中极O和负极N，与IGBT的对应端子连接；

直流支撑电容模块包括支撑电容层叠母排，支撑电容层叠母排上设置直流支撑电容，以支撑电容层叠母排垂直中心线为轴，直流支撑电容采用极性相反的方式相连；直流支撑电容采用先并联再串联的形式，利用串联连接产生中极O；直流支撑电容模块的支撑电容层叠母排分别连接直流正极P、中极O和负极N，与直流支撑电容的对应极性连接；

功率模块层叠母排的直流侧为L型设计，与支撑电容层叠母排直接贴合相连。

进一步地，框架内部底部还设有风冷散热器。

进一步地，功率模块层叠母排上还包括驱动线，驱动线利用扎线带绑定通过框架的二次线槽。

进一步地，直流支撑电容模块还包括直流输入端口和采样端口。

进一步地，功率模块层叠母排直流侧采用正负极路径长度对称设计，IGBT的正极到直流支撑电容层叠母排与功率模块层叠母排连接处的正极P端子的长度，与IGBT的负极到直流支撑电容层叠母排与功率模块层叠母排连接处的负极N端子的长度相同。

进一步地，直流支撑电容采用分散式设计，直流支撑电容的所有电容的正极到与功率模块层叠母排连接处的正极P端子总路径长度与所有电容的负极到与功率模块层叠母排连接处的负极N端子总路径长度相同。

进一步地，直流支撑电容采用分散式设计，直流支撑电容的所有电容的中性极O到与功率模块层叠母排连接处的中性极O端子总路径长度路径最短。

有益效果：本发明通过功率模块的正负换流回路路径长度对称设计，功率模块与直流支撑电容模块的母排直接对接，以及直流电容分散极性摆放，极大降低了三电平的四象限运行下杂散电感，最大化变流器整体输出能力。

附图说明

图1是层叠母排整体结构图；

图2是功率模组的正视结构图；

图3是功率模组的左视结构图；

图4是功率模组的立体结构图；

图5是电容支撑模块的正视结构图；

图6是电容支撑模块的左视结构图；

图7是电容支撑模块的立体结构图；

图8是电容支撑模块电容摆放极性示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，本发明所述的三电平层叠母排整体采用A,B,C三相功率模组1、直流支撑电容模块2独立设计的结构，且A,B,C三相功率模组为相同设计。

三电平层电平采用七层压制设计，从最上层到最下层分别为：绝缘层、正极层，绝缘层，中性层，绝缘层，负极层，绝缘层。

如图2、图3和图4所示，A,B,C三相功率模组1为钣金框架9设计，框架内部设有功率模块层叠母排6，底部设有风冷散热器4、功率模块层叠母排6上从左到右依次设有IGBT功率模块3、IGBT驱动板5、交流输出铜排8、吸收电容7；还包括驱动线及二次线槽，驱动线利用扎线带绑定通过模块框架的二次线槽。每个IGBT功率模块3均固接有一个吸收电容7，且每个IGBT功率模块3的输出端均固接有一交流输出铜排8。

A,B,C三相功率模组采用功率模块层叠母排连接直流正极P，中极O和负极N，并与IGBT的对应端子连接。

如图5、图6、图7和图8所示，直流支撑电容模块2采用直流支撑电容10并联后再串联的形式，利用串联连接产生中极O。采用支撑电容层叠母排12连接直流正极P，中极O和负极N，并与直流支撑电容10的对应极性连接；直流正极P与中极O以及负极N与中极O都并联相同阻值的均压电阻11，均压电阻采用压接方式连接支撑电容层叠母排12对应的极性。直流支撑电容模块2还包括层叠母排直流输入端口13、采样端口14。

A,B,C三相功率模组直流侧的层叠母排采用L型设计，与直流支撑电容模块的层叠母排直接贴合相连。

A,B,C三相功率模组直流侧的层叠母排采用正负极路径长度对称设计，保证IGBT的正极到直流支撑电容模块层叠母排与功率模块层叠母排连接处的正极P端子的长度，与IGBT的负极到直流支撑电容模块层叠母排与功率模块层叠母排连接处的负极N端子的长度相同。

直流支撑电容10采用分散式设计，对于m个电容，直流支撑电容的所有电容的正极到与功率模块层叠母排连接处的正极P端子总路径长度与所有电容的负极到与功率模块层叠母排连接处的负极N端子总路径长度相同。

对于m个电容，直流支撑电容的所有电容的中性极O到与功率模块层叠母排连接处的中性极O端子总路径长度路径最短。

对应m个电容，如图8所示，以层叠母排垂直中心线为轴，相连的电容采用极性相反的方式，使得每颗电容的正、负极到直流支撑电容模块层叠母排与功率模块层叠母排连接处端子的换流回路平面交叉重叠，空间上相差一层绝缘层，利用电气耦合方式抑制耦合杂散电感。

Claims (7)

1.一种抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，包括A,B,C三相功率模组(1)和直流支撑电容模块(2)；

A,B,C三相功率模组(1)包括框架(9)，框架(9)内部设有功率模块层叠母排(6)，功率模块层叠母排(6)交流侧从左到右依次设有IGBT功率模块(3)、IGBT驱动板(5)、交流输出铜排(8)、吸收电容(7)，IGBT功率模块(3)连接IGBT驱动板(5)、吸收电容(7)、交流输出铜排(8)；

A,B,C三相功率模组(1)的功率模块层叠母排(6)分别连接直流正极P、中极O和负极N，与IGBT的对应端子连接；

直流支撑电容模块(2)包括支撑电容层叠母排(12)，支撑电容层叠母排(12)上设置直流支撑电容(10)，以支撑电容层叠母排(12)垂直中心线为轴，直流支撑电容(10)采用极性相反的方式相连；

直流支撑电容(10)采用先并联再串联的形式，利用串联连接产生中极O；直流支撑电容模块(2)的支撑电容层叠母排(12)分别连接直流正极P、中极O和负极N，与直流支撑电容(10)的对应极性连接；

功率模块层叠母排(6)的直流侧为L型设计，与支撑电容层叠母排(12)直接贴合相连。

2.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，框架(9)内部底部还设有风冷散热器(4)。

3.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，功率模块层叠母排(6)上还包括驱动线，驱动线利用扎线带绑定通过框架(9)的二次线槽。

4.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，直流支撑电容模块(2)还包括直流输入端口(13)和采样端口(14)。

5.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，功率模块层叠母排直流侧采用正负极路径长度对称设计，IGBT的正极到直流支撑电容层叠母排与功率模块层叠母排连接处的正极P端子的长度，与IGBT的负极到直流支撑电容层叠母排与功率模块层叠母排连接处的负极N端子的长度相同。

6.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，直流支撑电容采用分散式设计，直流支撑电容的所有电容的正极到与功率模块层叠母排连接处的正极P端子总路径长度与所有电容的负极到与功率模块层叠母排连接处的负极N端子总路径长度相同。

7.根据权利要求1所述的抑制杂散电感的三电平层叠母排，其特征在于，直流支撑电容采用分散式设计，直流支撑电容的所有电容的中性极O到与功率模块层叠母排连接处的中性极O端子总路径长度路径最短。