CN206379893U - 一种基于xhp封装的多并联功率模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于XHP封装的多并联功率模组，包括支撑框架和电源直流输入模块、支撑电容组、叠层母排、驱动控制模块、IGBT模块和输出模块，电源直流输入模块为支撑电容组充电，充电后的支撑电容组通过叠层母排为多个并联的IGBT模块提供稳定的母线电压，驱动控制模块驱动IGBT模块关断并通过输出模块进行输出；叠层母排包括与IGBT模块覆盖式电连的第一正负极连接端，第一正负极连接端与叠层母排一体式设计，叠层母排设有第一正负极连接端的一侧覆盖于IGBT模块上。相比于传统的延伸式连接线路，使得各个回路的环路面积更小，能更好的抑制干扰信号，同时减小了各回路中的杂散电感，降低VCE尖峰。

Description

一种基于XHP封装的多并联功率模组

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换技术领域，特别是涉及一种基于XHP封装的多并联功率模组。

背景技术

XHP封装的IGBT是一款开发的新型模块，电压等级达到3300V，应用于新型的电力电子变换领域；风力发电，牵引变流器，电机传动、UPS系统等热门行业。

如图1所示，传统的多并联功率模组存在以下问题：1、现有叠层母排2a设计及支撑电容组正负连接点的设计主要是根据所需要电容总量选择适量的电容个数进行对称设计，这种设计的外观看似对称，实际上线路杂散电感高及多并联模组中单路IGBT回路的杂散电感相差较大，导致均流特性较差；2、叠层母排2a连接多个并联的IGBT使用延伸式连接(如图中1a所示)，这种连接方式虽然便于测试，但是在正负之间形成的环路较大，容易造成环流，干扰信号和电源，且延伸式连接增加了线路的杂散电感，使得IGBT模组的关断电压VCE过高，对于击穿IGBT的集射有一定风险；3、对于多并联(4个及以上)驱动电路多以一块驱动底板加多块适配板进行线缆连接，此种连接方式线缆容易被IGBT经过的大电流产生的磁场干扰，屏蔽要求较高，同时线缆过长会使电路中的杂散电感加大，从而影响门极电压的大小及充放电速度。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

本实用新型目的在于提出一种基于XHP封装的多并联功率模组，以解决上述现有技术存在的正负之间形成的环路较大，容易造成环流以及杂散电感大的技术问题。

为此，本实用新型提出一种基于XHP封装的多并联功率模组，包括支撑框架和设于所述支撑框架上的电源直流输入模块、支撑电容组、叠层母排、驱动控制模块、IGBT模块和输出模块，所述电源直流输入模块为所述支撑电容组充电，充电后的所述支撑电容组通过所述叠层母排为多个并联的所述IGBT模块提供稳定的母线电压，所述驱动控制模块驱动所述IGBT模块关断并通过输出模块进行输出；所述叠层母排包括与所述IGBT模块覆盖式电连的第一正负极连接端，所述第一正负极连接端与所述叠层母排一体式设计，所述叠层母排设有所述第一正负极连接端的一侧覆盖于所述IGBT模块上。

优选地，本实用新型还可以具有如下技术特征：

所述叠层母排包括与所述支撑电容组电连的第二正负极连接端，所述第二正负极连接端的排列方向设于所述第一正负极连接端的正极端与负极端的中心连线所在直线的垂直平分线上。

所述叠层母排包括层叠平行分布的正极层和负极层，所述第二正负极连接端的正负极和所述第一正负极连接端的正负极均分别通过螺纹紧固件与所述正极层和负极层对应连接。

所支撑电容组的电容的个数为多个并联所述IGBT模块的2-3倍。

所述驱动控制模块通过一整块门极板设置驱动电路，驱动多个并联的所述IGBT模块。

所述输出模块为交流输出铜排，所述交流输出铜排的对称式设置在多个并联所述IGBT模块的排列方向上的中心线。

所述电源直流输入模块在所述叠层母排上向外侧延伸弯曲。

所述支撑电容组的电容均为薄膜电容。

所述支撑框架上还设有用于所述IGBT模块散热的散热器。

本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：叠层母排与IGBT模块采用覆盖式连接，所述第一正负极连接端与所述叠层母排一体式设计，相比于传统的延伸式连接线路，使得各个回路的环路面积更小，能更好的抑制干扰信号，同时减小了各回路中的杂散电感，降低VCE尖峰。

附图说明

图1是本实用新型现有的功率模块的示意图。

图2是本实用新型实施例一、二和三的功率模块的立体示意图。

图3是本实用新型实施例一、二和三的图2的俯视图。

图4是本实用新型实施例一、二和三图3的局部结构放大图。

图5是本实用新型实施例一、二和三的电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

实施例一：

如图2-4所示，本实施例提出了一种基于XHP封装的多并联功率模组，包括支撑框架10和设于所述支撑框架10上的电源直流输入模块30、支撑电容组20、叠层母排40、驱动控制模块70、IGBT模块60和输出模块，所述电源直流输入模块30为所述支撑电容组20充电，充电后的所述支撑电容组20通过所述叠层母排40为四个并联的所述IGBT模块60提供稳定的母线电压，所述驱动控制模块70驱动所述IGBT模块60关断并通过输出模块进行输出；所述叠层母排40包括与所述IGBT模块60覆盖式电连的第一正负极连接端42，所述第一正负极连接端42与所述叠层母排40一体式设计，所述叠层母排40设有所述第一正负极连接端42的一侧覆盖于所述IGBT模块60上。

上述叠层母排40与IGBT采用覆盖式连接，所述第一正负极连接端42与所述叠层母排40一体式设计，相比于传统的延伸式连接线路，使得各个回路的环路面积更小，能更好的抑制干扰信号，同时减小了各回路中的杂散电感，降低VCE尖峰。

本实施例中，所述支撑框架10上还设有用于所述IGBT模块60散热的散热器80，防止温度过高损坏。

本实施例中，所述电源直流输入模块30在所述叠层母排40上向外侧延伸弯曲，方便接入电源用于测试。

本实施例中，通过支撑框架10用于支撑和组装各个部件，连接成一个完整的功率模组，便于移动和安装。

本实施例中，采用的IGBT模块60为英飞凌新推的电压等级为3300V的模块，内部为一个半桥结构；

工作过程为：如图5所示，由电源直流输入模块30的电源输入端1(DC-in：直流输入)提供母线电压给支撑电容2充电，IGBT模块4母线电压由支撑电容组20提供，且IGBT模块60的开关状态由驱动控制模块70(驱动电路5)进行控制，分别输入互锁驱动信号控制上下半桥的开通关断并输出交流电(AC-out)，同时提供过压、欠压、短路等保护功能，使IGBT模块60不会因故障而损坏，并及时报出故障且安全的关断IGBT模块60。

实施例二：

如图2-4所示，本实施例与实施例一的主要区别在于：所述叠层母排40包括与所述支撑电容组20电连的第二正负极连接端41，所述第二正负极连接端41的排列方向设于所述第一正负极连接端42的正极端与负极端的中心连线所在直线的垂直平分线上。

所支撑电容组20的电容的个数为多个并联所述IGBT模块60的2-3倍。所述支撑电容组20的电容均为薄膜电容。

所述叠层母排40包括层叠平行分布的正极层和负极层，所述第二正负极连接端41的正负极和所述第一正负极连接端42的正负极均分别通过螺纹紧固件410与所述正极层和负极层对应连接。更为具体的，螺纹紧固件410为螺钉和螺母，在叠层母排40上开有定位孔，支撑电容组20通过螺钉、螺母和定位孔与叠层母排40连接。

如图3-4所示，虚线A为支撑电容组20的多个电容与叠层母排40连接的第二正负极连接端41的连线所在直线，虚线A实际并不存在，只是为了表示支撑电容组20的排列位置。虚线B为第一正负极连接端42的联系所在直线，虚线B实际也不存在，只是示意。本实施例中，虚线A为虚线B的垂直平分线。

对多并联的N个IGBT模块60配备N组支撑电容组20，每组2-3个(根据单个电容容值决定)，并且每组支撑电容组20与叠层母排40的正负连接方向垂直平分于对应组IGBT的正负极连接线。此种连接方式杂散电感较其他连接方式相对较小，且每个回路的杂散电感分布较为均匀，均流效果更佳。

实施例三：

如图2-4所示，本实施例与实施例一的主要区别在于：所述驱动控制模块70为一整块门极板71，通过一块所述门极板71驱动四个并联的所述IGBT模块60。采用一整块门极板71连接多个并联IGBT模块60，整板驱动可避免线缆连接造成门极掉电压及信号受到磁场干扰，增强驱动信号的稳定性，且每个回路的线路长度及杂散电感分布较为均匀，均流效果更佳。

门极板71从侧面连接驱动底板可以减小连接线收到磁场干扰，通过给每个门极驱动信号加入推挽电路，尽量减小因PCB板上门极线的长短导致的门极的不一致，同时兼容软关断、过压保护及短路保护等功能保障了并联功率模组的安全运行。

所述输出模块为交流输出铜排50，所述交流输出铜排50的对称式设置在多个并联所述IGBT模块60的排列方向上的中心线，可尽量使各路分布杂散电感相同，均流特性更好。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。

Claims (9)

1.一种基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：包括支撑框架和设于所述支撑框架上的电源直流输入模块、支撑电容组、叠层母排、驱动控制模块、IGBT模块和输出模块，所述电源直流输入模块为所述支撑电容组充电，充电后的所述支撑电容组通过所述叠层母排为多个并联的所述IGBT模块提供稳定的母线电压，所述驱动控制模块驱动所述IGBT模块关断并通过输出模块进行输出；所述叠层母排包括与所述IGBT模块覆盖式电连的第一正负极连接端，所述第一正负极连接端与所述叠层母排一体式设计，所述叠层母排设有所述第一正负极连接端的一侧覆盖于所述IGBT模块上。

2.如权利要求1所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述叠层母排包括与所述支撑电容组电连的第二正负极连接端，所述第二正负极连接端的排列方向设于所述第一正负极连接端的正极端与负极端的中心连线所在直线的垂直平分线上。

3.如权利要求2所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述叠层母排包括层叠平行分布的正极层和负极层，所述第二正负极连接端的正负极和所述第一正负极连接端的正负极均分别通过螺纹紧固件与所述正极层和负极层对应连接。

4.如权利要求1所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所支撑电容组的电容的个数为多个并联所述IGBT模块的2-3倍。

5.如权利要求1所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述驱动控制模块通过一整块门极板设置驱动电路，驱动多个并联的所述IGBT模块。

6.如权利要求1所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述输出模块为交流输出铜排，所述交流输出铜排的对称式设置在多个并联所述IGBT模块的排列方向上的中心线。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述电源直流输入模块在所述叠层母排上向外侧延伸弯曲。

8.如权利要求1-6任一项所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述支撑电容组的电容均为薄膜电容。

9.如权利要求1-6任一项所述的基于XHP封装的多并联功率模组，其特征在于：所述支撑框架上还设有用于所述IGBT模块散热的散热器。