CN202424543U

CN202424543U - 一种功率逆变器

Info

Publication number: CN202424543U
Application number: CN2011205721840U
Authority: CN
Inventors: 杜国平; 薄煜明; 吴盘龙; 王超尘; 邹卫军; 张捷; 朱建良; 王向民; 陈帅
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种功率逆变器，包括电路板、24个MOSFET开关元件、24个与MOSFET开关元件反向并联的续流二极管、24个电解电容；将4个MOSFET开关元件并作一路功率开关器件，24个MOSFET开关元件分为6路功率开关器件，6路功率开关器件之间为三相桥接连接；24个电解电容器分别并联在24个MOSFET开关元件的漏极与源极之间；6路功率开关器件在电路板上呈对称结构。结构较简单，制作容易。本实用新型方案制作工艺简单，并且增强了功率逆变器续流能力。

Description

一种功率逆变器

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，特别是一种功率逆变器。

背景技术

国内在大功率调速系统方面已做了不少研究工作，目前研究比较成熟的有晶闸管直流电机调速，晶闸管交交变频调速，降压-普通频率-升压的晶闸管变频装置等。这些装置不但结构复杂，而且大多采用可控硅元件SCR或可关断晶体管GTO作为开关元件，由于开关频率只有几百HZ，引起电机电流、转矩的脉动，动态性能差等问题。此外此类系统网侧谐波较大，对电网污染严重，尚需附加电网滤波装置，使得系统成本增加。加上近年来国外产品的冲击，国产大功率逆变器发展前景不容乐观因此，研究大功率的高性能电机驱动器对于能源利用和我国的工业节能具有重要意义。

上个世纪80年代以来，可关断晶体管GTO、双极性晶体管BJT、以绝缘栅极双极型晶体管IGBT、金属氧化物半导体场效应管MOSFET为代表的开关器件得到长足的发展，伴随着电力电子器件的飞速发展，尤其是以IGBT、MOSFET为代表的双极性复合器件的惊人发展，使得电力电子器件正沿着大容量、高频、易驱动、低损耗、智能模块化的方向前进。伴随着电力电子器件的飞速发展，大功率逆变器的发展也日趋高性能化。

在一些低压应用场合中（如电动汽车、电动叉车等），车载直流供电电源为低电压直流电源，通常只有几十伏（如48V），这样如要满足实际系统功率的需求，功率逆变器的续流能力就要达到几百安培（如600A）。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在的不足，提供了一种功率逆变器。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种功率逆变器，包括电路板、24个MOSFET开关元件、24个与MOSFET开关元件反向并联的续流二极管、24个电解电容；将4个MOSFET开关元件并作一路功率开关器件，24个MOSFET开关元件分为6路功率开关器件， 6路功率开关器件之间为三相桥接连接；24个电解电容器分别并联在24个MOSFET开关元件的漏极与源极之间；6路功率开关器件在电路板上呈对称结构。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：一、结构较简单，制作容易。本实用新型所采用的MOSFET开关元件、反向续流二极管等均为常规器件，且制作工艺较为简单；二、本实用新型的逆变器续流能力更强。功率逆变器的输出功率受限于逆变器的直流供电电压等级与功率开关元件的过电流能力，本实用新型正是在现有蓄电池电压等级的基础上，用四个功率开关元件并联代替单个功率开关元件，增强了功率逆变器续流能力。

附图说明

图1为功率逆变器电路板正面示意图。

图2为功率逆变器电路板反面示意图。

图3为功率逆变器的拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细说明：

结合图3，本实用新型一种功率逆变器，包括24个MOSFET开关元件11、24个反向续流二极管10、24个电解电容器9；将4个MOSFET开关元件11并作一路功率开关器件，24个MOSFET开关元件11分为6路功率开关器件，6路功率开关器件之间为三相桥接连接；24个反向续流二极管10分别并联在24个MOSFET开关元件11的漏极与源极之间，24个电解电容器9分别并联在24个MOSFET开关元件11的漏极与源极之间。

结合图1、图2，本实用新型一种功率逆变器，每1路元器件包括4个MOSFET开关元件7、4个反向续流二极管4、4个电解电容器1；其中，4个MOSFET开关元件7在空间上互差90°，呈圆形分布，且上桥臂的MOSFET开关元件7与外部电源的正极靠近，下桥臂的MOSFET开关元件7与外部电源的负极靠近；4个反向续流二极管4与MOSFET开关元件7之间就近并联连接；4个电解电容器1与MOSFET开关元件7之间就近并联连接；6路功率开关器件在电路板上呈对称结构；信号插座5为外接控制信号的输入端；

本实用新型一种功率逆变器，其MOSFET开关元件并联的难点之一在于均流问题，影响电流分配的主要因素是MOSFET 开关元件的导通电阻Rds，当并联各MOSFET开关元件导通电阻不匹配时，MOSFET开关元件所流过的电流与导通电阻成反比，导通电阻Rds最小的MOSFET开关元件将流过最大的电流，造成静态漏极电流的不均，如果超过MOSFET开关元件的电流续流极限，就会非常危险；因此选作一路的4个MOSFET开关元件的导通电压差需在0～0.1V内；

本实用新型一种功率逆变器，所述电路板6的背面覆盖一层铜片8，在铜片8的表面覆上一层焊锡；通常铜箔导线的厚度为35微米，在每平方毫米铜箔导线上，适宜通过10-15A的电流，要使铜箔导线可以通过几百安培的电流，就需要增加导线的截面积，也即增加导线的宽度与厚度；要增加导线的宽度，电路板面积必然增大，不能满足实际电路板面积受限的要求；要增加导线的厚度，就需要在底板的铜箔上覆焊锡，但由于焊锡的熔点较低，当导线上长时间通过大电流时，焊锡会发热融化，在重力的作用下从底板的铜箔上脱落，方法亦不可取；所以本实用新型提出一种根据电路板的布线走向，用线切割技术切出形状与电路板铜箔导线形状一致、厚度为2毫米的铜片，再用厚度为3毫米的焊锡将铜片覆于铜箔上，这样导线的厚度将达5毫米，可适用于直流供电电压在30-150V范围内的，600A以下的续流要求。

Claims

1.一种功率逆变器，其特征在于：包括电路板、24个MOSFET开关元件[11]、24个与MOSFET开关元件反向并联的续流二极管[10]、24个电解电容[9]；将4个MOSFET开关元件[11]并作一路功率开关器件，24个MOSFET开关元件[11]分为6路功率开关器件， 6路功率开关器件之间为三相桥接连接；24个电解电容器[9]分别并联在24个MOSFET开关元件[11]的漏极与源极之间；6路功率开关器件在电路板上呈对称结构。

2.根据权利要求1所述的功率逆变器，其特征在于：所述电路板的背面覆盖一层铜片，在铜片的表面覆盖一层焊锡。

3.根据权利要求1所述的功率逆变器，其特征在于：所述的24个MOSFET开关元件[11]中，4个MOSFET开关元件[11]之间互差90度，呈圆形分布；其中逆变器上桥臂的MOSFET开关元件[11]与外部电源的正极靠近，下桥臂的MOSFET开关元件[11]与外部电源的负极靠近。

4.根据权利要求1所述的功率逆变器，其特征在于：所述MOSFET开关元件[11]刚开始导通时，MOSFET开关元件[11]的漏极源极之间的电压降为0～0.1V。