CN204168127U - 一种功率模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的功率模组，通过功率模块组件的叠层母排与支撑电容组件的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排引出端子的两侧。采用上述的连接方式，可使得正极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分相互抵消，负极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分抵消，从而有效降低了连接过渡处的杂散电感，使得总的杂散电感降低，进而降低二极管的损耗，并进一步降低振荡的发生。

Description

一种功率模组

技术领域

本实用新型涉及功率模块结构领域，尤其是涉及一种功率模组。 

背景技术

由于海上风力发电的发展，大功率的风力发电设备越来越趋于中高压的电压等级，若此时变流器仍继续采用两电平的拓扑结构，在当前的电力电子发展水平下，需要多个电力电子元件串联，而串联电力电子元件的均压问题比较难以解决，继而影响了系统的可靠性。 

由于三电平拓扑结构采用了钳位二极管或钳位电容，很好的解决了电力电子元件的均压问题。 

二极管钳位型三电平变流器拓扑电路的电路图如图1所示，包括：电容池组C1、C2，4个高压IGBT模块T1、T2、T3、T4，2个高压二极管D1、D2以及相连接的叠层母排。 

IGBT在关断时由于回路杂散电感的作用会产生较大的过电压尖峰，通常还会造成二极管损耗的增加，甚至导致振荡。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种功率模组，以解决现有技术中IGBT关断时造成较大的杂散电感，而导致的二极管损耗增加甚至振荡的问题。其具体方案如下： 

一种功率模组，包括：功率模块组件，与所述功率模块组件相连的支撑电容组件， 

所述功率模块组件的叠层母排及支撑电容组件的叠层母排分别包括：正母排、负母排、中点母排、交流输出铜排、第一连接铜排、第二连接铜排； 

所述功率模块组件的叠层母排与所述支撑电容组件的叠层母排的连接 处，所述功率模块组件的叠层母排与所述支撑电容组件的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排的引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排的引出端子的两侧。 

进一步的，包括： 

所述功率模块组件与所述支撑电容组件前后设置。 

进一步的，所述功率模块组件包括：基板，分别设置于所述基板同一侧上的第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块、第四IGBT模块、第一二极管、第二二极管。 

进一步的，所述功率模块组件具体为： 

所述第二二极管、第二IGBT模块、第三IGBT模块及第一二极管分别依次固定于所述基板的底端，所述第一IGBT模块设置于所述第二二极管的顶端，所述第四IGBT模块设置于所述第一二极管的顶端。 

进一步的，所述功率模块组件具体为： 

所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块、第四IGBT模块分别依次固定于所述基板的底端，所述第一二极管与所述第二二极管封装为一个高压二极管，所述高压二极管设置于所述基板的中央且位于所述第二IGBT模块及第三IGBT模块的顶端。 

进一步的，所述功率模块组件具体为： 

所述正母排与第一IGBT模块相连，第二二极管、第三IGBT模块、第四IGBT模块分别与第一连接铜排相连，且所述正母排与第一铜排位于第1层； 

所述负母排第四IGBT模块相连，所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一二极管分别与第二连接铜排相连，且所述负母排与第二铜排位于第2层； 

所述中点母排与第一二极管、第二二极管分别相连，且所述中点母排位于第3层； 

所述交流输出铜排与第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，且所述交流输出铜排位于第4层。 

进一步的，所述功率模组具体为： 

所述正母排与第一IGBT模块相连，所述第三IGBT、第四IGBT、高压二极管分别与第三铜排相连，且所述正母排与第三连接铜排位于第1'层； 

所述负母排与第四IGBT模块相连，所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、高压二极管分别与第四铜排相连，且所述负母排与第四连接铜排位于第2'层； 

所述中点母排与所述高压二极管相连，且所述中点母排位于第3'层； 

所述交流输出铜排与所述第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，且所述交流输出铜排位于第4'层。 

进一步的，所述功率模组的层数顺序可以为由上至下，或由下至上。 

进一步的，所述功率模块组件还包括： 

设置于所述基板另一侧的高压驱动电源。 

进一步的，包括： 

所述功率模块组件的叠层母排及支撑电容组件的叠层母排的连接处设置为弯折结构。 

上述功率模组带来的有益效果是：在本实用新型中，通过功率模块组件的叠层母排与支撑电容组件的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排引出端子的两侧。采用上述的连接方式，可使得正极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分相互抵消，负极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分抵消，从而有效降低了连接过渡处的杂散电感，使得总的杂散电感降低，进而降低二极管的损耗，并进一步降低振荡的发生。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有技术中一种二极管钳位型三电平变流器拓扑电路的电路图； 

图2为本实用新型公开的一种功率模组的结构示意图； 

图3为本实用新型公开的一种功率模组的主视图结构示意图； 

图4为本实用新型公开的一种功率模组的侧视图的结构示意图； 

图5为本实用新型公开的一种功率模组的侧面结构图； 

图6为本实用新型公开的一种功率模块组件的结构示意图； 

图7为本实用新型公开的一种功率模块组件的大换流回路电流路径的示意图； 

图8为本实用新型公开的一种功率模块组件的结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

本实用新型公开的一种功率模组，其结构示意图如图2所示，包括： 

功率模块组件21，与功率模块组件21相连的支撑电容组件22。 

其中，功率模块组件21的叠层母排与支撑电容组件22的叠层母排分别包括：正母排、负母排、中点母排、交流输出铜排、第一连接铜排、第二连接铜排。 

功率模块组件21的叠层母排与支撑电容组件22的叠层母排的连接处，功率模块组件21的叠层母排与支撑电容组件22的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排的引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排的引出端子的两侧。 

其中，功率模块组件21与支撑电容组件22可以为前后设置，这样有利于利用功率模组外的机柜的横向空间及纵向空间，方便了系统的扩容。 

本实施例公开的功率模组的具体结构如图3所示。 

本实施例公开的功率模组，通过功率模块组件的叠层母排与支撑电容组件的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排引出端子的两侧。采用上述的连接方式，可使得正极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分相互抵消，负极端子与中点端子之间相互的杂散电感部分抵消，从而有效降低了连接过渡处的杂散电感，使得总的杂散电感降低，进而降低二极管的损耗，并进一步降低振荡的发生。 

优选的，本实施例公开的功率模组，还可以为：功率模块组件21的叠层母排与支撑电容组件22的叠层母排的连接处设置为弯折结构。 

将功率模块组件以及支撑电容组件的叠层母排的连接处设置为弯折结构，便于功率模组的前向维护以及交流铜排的引出。 

本实施例公开了一种功率模块组件，应用于功率模组，其结构示意图如图4所示，包括： 

基板41，第一IGBT模块T1，第二IGBT模块T2，第三IGBT模块T3，第四IGBT模块T4，第一二极管D1，第二二极管D2。 

其中，第一IGBT模块T1、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3、第四IGBT模块T4、第一二极管D1、第二二极管D2分别设置于基板41的同一侧。 

具体的，第二二极管D2、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3以及第一二极管D1分别依次固定于基板31的底端，第一IGBT模块T1设置于第二二极管D2的顶端，第四IGBT模块T4设置与第一二极管D1的顶端。 

第一IGBT模块T1、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3、第四IGBT模块T4以集电极在内测，发射极在外侧的方式布置，第一二极管D1、第二二极管D2以阳极在外侧，阴极在内测的方式布置。 

本实施例公开的功率模块组件，采用上述的连接结构，使得布局合理，便于叠层母排的设计。 

应用上一实施例公开的功率模块组件，对功率模块组件内的叠层母排进行布置，具体为： 

功率模块组件内共有4层结构，其中： 

正母排与第一IGBT模块相连，第二二极管、第三IGBT模块、第四IGBT模块分别与第一连接铜排相连，并且，正母排与第一铜排位于第1层。 

负母排与第四IGBT模块相连，所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一二极管分别与第二铜排相连，并且，负母排与第二铜排位于第2层。 

中点母排与第一二极管、第二二极管分别相连，并且，中点母排位于第3层。 

交流输出铜排与第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，并且，交流输出铜排位于第4层。 

其中，第1层与第2层的位置可以互换，即正母排与第一铜排、负母排与第二铜排的位置可以互换。 

另外，在第1层与第2层之间、第2层与第3层之间，第3层与第4层之间分别设置有绝缘层。 

第1-4层的结构顺序可以为由上至下，也可以为由下至上，只要顺序不发生变化即可。 

如图5所示，为采用本方案实现的功率模块组件的大换流回路电流路径的其中一路。 

由图中可以看出，其环流路径的回路面积较小，并且，大小基本相等、方向相反的镜像电流重叠面积较大，磁场抵消效果好，极大的减小了换流回路的杂散电感。 

本实施例公开了一种功率模块组件，应用于功率模组，其结构示意图如图6所示，包括： 

基板61，第一IGBT模块T1'，第二IGBT模块T2'，第三IGBT模块T3'，第四IGBT模块T4'，第一二极管D1'，第二二极管D2'。 

第一IGBT模块T1'、第二IGBT模块T2'、第三IGBT模块T3'、第四IGBT模块T4'、第一二极管D1'、第二二极管D2'分别设置于基板61的同一侧。 

第一IGBT模块T1'、第二IGBT模块T2'、第三IGBT模块T3'、第四IGBT模块T4'分别依次固定于基板51的底部，第一二极管D1'与第二二极管D2'封装为一个高压二极管D，高压二极管D设置与基板51的中央，且位于第二IGBT模块T2'与第三IGBT模块T3'的顶端。 

本实施例公开的功率模块组件，采用上述的连接结构，使得布局合理，便于叠层母排的设计。 

优选的，本实施例公开的功率模块组件还可以包括：设置于基板另一侧的高压驱动电源。 

其中，高压驱动电源可以为4个。 

应用上一实施例公开的功率模块组件，对功率模块组件内的叠层母排进行布置，具体为： 

功率模块组件内共有4层结构，其中： 

正母排与第一IGBT模块相连，第三IGBT模块、第四IGBT模块、高压二极管分别与第三铜排相连，并且，正母排与第三连接铜排位于第1'层。 

负母排与第四IGBT模块相连，第一IGBT模块、第二IGBT模块、高压二极管分别与第四铜排相连，并且，负母排与第四连接铜排位于第2'层。 

中点母排与高压二极管相连，并且，中点母排位于第3'层。中点母排层的面积最大，覆盖了其余层母排的全部面积。 

交流输出铜排与第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，并且，交流输出铜排位于第4'层。 

其中，第1层与第2层的位置可以互换，即正母排与第三铜排、负母排与第四铜排的位置可以互换。 

另外，在第1层与第2层之间、第2层与第3层之间，第3层与第4层之间分别设置有绝缘层，使得各层之间相互绝缘。 

第1-4层的结构顺序可以为由上至下，也可以为由下至上，只要顺序不发生变化即可。 

本实施例公开的功率模块组件的层数及连接关系，结构布局合理，采用上述结构布局，可以使得各层间电压达到最小，从而使得环流回路小，有效降低了功率模块组件的杂感电流。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种功率模组，其特征在于，包括：功率模块组件，与所述功率模块组件相连的支撑电容组件，

所述功率模块组件的叠层母排及支撑电容组件的叠层母排分别包括：正母排、负母排、中点母排、交流输出铜排、第一连接铜排、第二连接铜排；

所述功率模块组件的叠层母排与所述支撑电容组件的叠层母排的连接处，所述功率模块组件的叠层母排与所述支撑电容组件的叠层母排的两个正极端分别设置于中点母排的引出端子的两侧，两个负极端分别设置于另一个中点母排的引出端子的两侧。

2.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，包括：

所述功率模块组件与所述支撑电容组件前后设置。

3.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述功率模块组件包括：基板，分别设置于所述基板同一侧上的第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块、第四IGBT模块、第一二极管、第二二极管。

4.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，所述功率模块组件具体为：

所述第二二极管、第二IGBT模块、第三IGBT模块及第一二极管分别依次固定于所述基板的底端，所述第一IGBT模块设置于所述第二二极管的顶端，所述第四IGBT模块设置于所述第一二极管的顶端。

5.根据权利要求3所述的功率模组，其特征在于，所述功率模块组件具体为：

所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块、第四IGBT模块分别依次固定于所述基板的底端，所述第一二极管与所述第二二极管封装为一个高压二极管，所述高压二极管设置于所述基板的中央且位于所述第二IGBT模块及第三IGBT模块的顶端。

6.根据权利要求4所述的功率模组，其特征在于，所述功率模块组件具体为：

所述正母排与第一IGBT模块相连，第二二极管、第三IGBT模块、第四IGBT模块分别与第一连接铜排相连，且所述正母排与第一铜排位于第1层；

所述负母排与第四IGBT模块相连，所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一二极管分别与第二连接铜排相连，且所述负母排与第二铜排位于第2层；

所述中点母排与第一二极管、第二二极管分别相连，且所述中点母排位于第3层；

所述交流输出铜排与第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，且所述交流输出铜排位于第4层。

7.根据权利要求5所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组具体为：

所述正母排与第一IGBT模块相连，所述第三IGBT模块、第四IGBT模块、高压二极管分别与第三铜排相连，且所述正母排与第三连接铜排位于第1'层；

所述负母排与第四IGBT模块相连，所述第一IGBT模块、第二IGBT模块、高压二极管分别与第四铜排相连，且所述负母排与第四连接铜排位于第2'层；

所述中点母排与所述高压二极管相连，且所述中点母排位于第3'层；

所述交流输出铜排与所述第二IGBT模块、第三IGBT模块分别相连，且所述交流输出铜排位于第4'层。

8.根据权利要求6或7所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组的层数顺序可以为由上至下，或由下至上。

9.根据权利要求5所述的功率模组，其特征在于，所述功率模块组件还包括：

设置于所述基板另一侧的高压驱动电源。

10.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，包括：

所述功率模块组件的叠层母排及支撑电容组件的叠层母排的连接处设置为弯折结构。