CN211127600U - 分体功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分体功率模块，包括：电容池和功率组件；电容池包括电容组、支撑部件和叠排，电容组包括多个直流支撑电容；支撑部件和叠排形成为箱体结构，电容组容纳于箱体结构内；功率组件包括一个液冷板和呈镜像设置于液冷板两侧的两个功率单元，每个功率单元包括至少两个开关管模块、电源驱动一体板、交流母排、直流层叠母排，至少两个开关管模块并联连接；电源驱动一体板安装于开关管模块上；交流母排的一端连接开关管模块的交流出线端；直流层叠母排的一端连接开关管模块的直流接线端，另一端与电容池的叠排连接。本实用新型将电容池和功率组件分体布置，在提高分体功率模块的功率密度的同时降低了分体功率模块的维护难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种分体功率模块。
背景技术
为了满足功率模块单体容量不断提升的发展趋势，通常的做法是增加绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模块的并联数量及直流支撑电容的数量，或者改用更大的单体容量，导致功率模块的体积越来越大，重量也是越来越重，这就给加工和维护带来了相当挑战，同时也不利于提高功率密度及降低单位体积成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种分体功率模块，该分体功率模块在提高分体功率模块的功率密度的同时降低了维护难度。
为此，本实用新型提出了一种分体功率模块，包括：电容池和功率组件；电容池包括电容组、支撑部件和叠排，电容组包括多个直流支撑电容；支撑部件和叠排形成为箱体结构，电容组容纳于箱体结构内；功率组件包括一个液冷板和呈镜像设置于液冷板两侧的两个功率单元，每个功率单元包括至少两个开关管模块、电源驱动一体板、交流母排、直流层叠母排，至少两个开关管模块并联连接；电源驱动一体板安装于开关管模块上；交流母排的一端连接开关管模块的交流出线端；直流层叠母排的一端连接开关管模块的直流接线端，另一端与电容池的叠排连接。
根据本实用新型的一个方面，多个功率组件共同与一个电容池电连接，电容组包括沿第一方向依次排布的多个电容组，且电容组与功率组件一一对应设置。
根据本实用新型的一个方面，叠排上设置有用于与功率组件的直流层叠母排连接的多组接线柱，每组接线柱对应于电容组沿第一方向的两侧设置。
根据本实用新型的一个方面，支撑部件沿第二方向的两侧分别设置有通风孔，第二方向与第一方向垂直。
根据本实用新型的一个方面，直流层叠母排的正极板和负极板之间绝缘且层叠设置，正极板和负极板的外侧设置有绝缘层；绝缘层、互相绝缘的正极板和负极板互相搭接后形成弯折连接的第一侧部和第二侧部，第一侧部用于连接开关管模块的直流接线端，第二侧部用于与叠排上的接线柱连接。
根据本实用新型的一个方面，每个功率单元还包括多个吸收电容，吸收电容设置于第一侧部的内侧面上，且吸收电容与开关管模块的相应引脚连接。
根据本实用新型的一个方面，交流母排包括交流接线排和分流排；分流排的一端用于连接开关管模块的交流出线端，另一端用于连接交流接线排；分流排上设置有分流槽，交流接线排通过分流槽实现由交流接线排至每个开关管模块的电气距离相等。
根据本实用新型的一个方面，电源驱动一体板的线缆接口设置于开关管模块上，且远离交流接线排设置。
根据本实用新型的一个方面，每个功率单元还包括挡板，挡板与直流层叠母排形成容纳腔，以容纳开关管模块。
根据本实用新型的一个方面，开关管模块为IGBT模块、IGCT模块、场效应管模块中的任一者。
本实用新型提供的一种分体功率模块，通过将并联的功率组件和电容池分别按各自的封装形式做成两个独立的模块，然后通过直流层叠母排将两者连接组成完整的功率模块，极大地降低了二者的加工与维护难度；另外，电容池和功率组件可以根据自身的封装特点及尺寸单独设计，大大提高了体积利用率，提高了分体功率模块的功率密度。
附图说明
下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
图1是本实用新型实施例提供的一种分体功率模块的结构示意图；
图2是图1所示的分体功率模块中的功率组件的结构示意图；
图3是图2所示的功率组件中并联的开关管模块与交流母排的组装结构示意图。
附图标记说明：
1-电容池；11-电容组；111-直流支撑电容；12-支撑部件；13-叠排；131-接线柱；
2-功率组件；21-功率单元；212-电源驱动一体板；213-交流母排；213a-交流接线排；213b-分流排；213c-分流槽；214-直流层叠母排；214a-第一侧部；214b-第二侧部；214c-吸收电容；215-挡板；M-开关管模块；22-液冷板；
X-第一方向；Y-第二方向。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图3对本实用新型实施例提供的一种分体功率模块进行详细描述。
参阅图1，本实用新型实施例提供了一种分体功率模块，包括：电容池1和功率组件2。
电容池1包括电容组11、支撑部件12和叠排13，电容组11包括多个直流支撑电容111；支撑部件12和叠排13形成为箱体结构，电容组11容纳于箱体结构内。
功率组件2包括一个液冷板22和呈镜像设置于液冷板22两侧的两个功率单元21。每个功率单元21包括至少两个开关管模块M、电源驱动一体板212、交流母排213、直流层叠母排214，至少两个开关管模块M并联连接。电源驱动一体板212安装于开关管模块M上，交流母排213的一端连接开关管模块M的交流出线端，直流层叠母排214的一端连接开关管模块M的直流接线端，直流层叠母排214的另一端与电容池1的叠排13连接。
每个功率单元21的开关管模块M可以为IGBT模块、IGCT模块、场效应管模块中的任一者。两个功率单元21呈镜像设置于液冷板22的两侧，一方面提高了液冷板22的利用率，降低了功率组件2的重量；另一方面，在同样的面积内，增加功率密度，降低功率组件2的制造成本，同时两个功率单元21镜像设置可以实现二者的均流设置。
本实用新型实施例提供的一种分体功率模块，将并联的功率组件2和电容池1分别按各自的封装形式做成两个独立的模块，然后通过直流层叠母排214将两者连接以组成完整的功率模块，极大地降低了二者的加工与维护难度。另外，电容池1和功率组件2可以根据自身的封装特点及尺寸单独设计，大大提高了体积利用率，提高了分体功率模块的功率密度。
下面结合附图进一步详细所描述本实用新型实施例提供的分体功率模块的各部件的具体结构。
再次参阅图1，多个功率组件2共同与一个电容池1电连接，电容池1包括沿第一方向X依次排布的多个电容组11，且电容组11与功率组件2一一对应设置。如图1所示，电容池1包括三个电容组11，每个电容组11包括并排的两列直流支撑电容111。三个电容组11与三个功率组件2一一对应设置，三个功率组件2共用一个电容池1，极大地减少了直流支撑电容111的用量。
进一步地，叠排13上设置有用于与功率组件2的直流层叠母排214连接的多组接线柱131，每组接线柱131对应于电容组11沿第一方向X的两侧设置。叠排13可以为普通的铜排，也可以包括层叠设置的正母线排、中间绝缘层和负母线排，叠加走线，环路少，有利于降低线路分布电感。正母线排、中间绝缘层和负母线排共用电容组11的接线柱131作为连接点，然后通过电容组11的接线柱131将功率组件2的直流层叠母排214连接到负母线排上而成为一体。
可选地，每个电容组11内的直流支撑电容111的数量相同，使得多个电容组11沿第一方向X均匀分布于由支撑部件12和叠排13形成的箱体结构内。电容组11分布在叠排13上预留的接线柱131附近，可以降低电容组11与接线柱131之间的杂散电感。
进一步地，支撑部件12沿第二方向Y的两侧分别设置有通风孔，第二方向Y与第一方向X垂直。支撑部件12沿第二方向Y的两侧设置的通风孔可以形成沿第二方向Y延伸的通风道，且多个通风孔形成多个通风道，便于及时将多个电容组11产生的热量发散出去。
如前所述，多个电容组11沿第一方向X均匀分布于由支撑部件12和叠排13形成的箱体结构内，该箱体结构可以为内部中空的长方体结构，且箱体结构沿第一方向X的长度大于沿第二方向Y的宽度。这样，多个电容组11内的直流支撑电容111在箱体结构内呈行列并排分布，且沿第二方向Y分布的直流支撑电容111的数量少于沿第一方向X分布的直流支撑电容111的数量，使得支撑部件12沿第二方向Y的两侧设置的通风孔形成的通风道的路径短，沿第一方向X分布的通风道数量多，有利于电容池1的整体散热。
参阅图2，直流层叠母排214的正极板和负极板之间绝缘且层叠设置，正极板和负极板的外侧设置有绝缘层；绝缘层、互相绝缘的正极板和负极板互相搭接后形成弯折连接的第一侧部214a和第二侧部214b，第一侧部214a用于连接开关管模块M的直流接线端，第二侧部214b用于与叠排13上的接线柱131连接。
由于直流层叠母排214的正极板和负极板通过绝缘层完全搭接，使得正极板和负极板层叠且平行分布，叠加走线，环路少，有利于降低线路分布电感。另外，层叠母线的第一侧部214a和第二侧部214b之间的弯折处为倒角结构或者弧形面结构，且第一侧部214a所在平面与第二侧部214b所在平面相互垂直，使得电容池1与功率组件2之间的距离尽可能小，最大限度地减少了直流层叠母排214上的杂散电感，降低了回路尖峰电压，减少功率组件2等器件因尖峰电压造成的损坏。
另外，第一侧部214a上设置有用于与功率组件2连接的第一正极接线端和第一负极接线端；第一正极接线端与正极板接触，第一负极接线端与负极板接触。第二侧部214b上设置有用于与电容池1连接的第二正极接线端和第二负极接线端；第二正极接线端与正极板接触，第二负极接线端穿过与负极板接触。
其中，第二正极接线端和第二负极接线端沿第二方向Y成列交替设置于第二侧部214b上，叠排13上的每组接线柱131包括交替分布的正接线柱和负接线柱，第二正极接线端与正接线柱连接，第二负极接线端与负接线柱连接，从而实现功率组件2与电容池1的直流连接。
在一些实施例中，每个功率单元21还包括多个吸收电容214c，吸收电容214c设置于第一侧部214a的内侧面上，且吸收电容214c与开关管模块M的相应引脚连接。如图2所示的实施例中，每个功率单元21包括六个吸收电容214c，呈两行三列的形式排布，每一列的两个吸收电容214c与对应的一个开关管模块M的相应引脚连接。吸收电容214c可以吸收回路中的尖峰电压，消除由于直流层叠母排214的杂散电感引起的尖峰电压，避免开关管模块M被损坏。
参阅图3，在一些实施例中，交流母排213包括交流接线排213a和分流排213b。分流排213b的一端用于连接开关管模块M的交流出线端，另一端用于连接交流接线排213a。分流排213b上设置有分流槽213c，交流接线排213a通过分流槽213c实现由交流接线排213a至每个开关管模块M的电气距离相等。可选地，交流接线排213a和分流排213b分体设置，可以简化交流母排213的布局。另外，交流母排213的交流接线排213a和分流排213b也可以一体设置，不再赘述。
可选地，交流接线排213a与分流排213b分体设置，每个功率单元21中的交流接线排213a、分流排213b、开关管模块M和直流层叠母排214呈直线排列，从而使得分体功率模块的功率流更顺畅，提高了系统稳定性。
另外，每个功率单元21的电源驱动一体板212的线缆接口设置于开关管模块M上，且远离交流接线排213a设置。电源驱动一体板212直接驱动至少两个开关管模块M，省略了中间转接线缆，减少了接触不良等风险。而线缆接口远离交流接线排213a设置，降低了电磁干扰的影响。
可选地，每个功率单元21还包括挡板215，挡板215与直流层叠母排214形成容纳腔，以容纳开关管模块M。功率单元21的开关管模块M包覆于由直流层叠母排214和挡板215构成的容纳腔内，可以有效防止开关管模块M殉爆时对其它部件可能造成的损害，尤其是与之连接的电容池1。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种分体功率模块，其特征在于，包括：电容池(1)和功率组件(2)；
所述电容池(1)包括电容组(11)、支撑部件(12)和叠排(13)，所述电容组(11)包括多个直流支撑电容(111)；所述支撑部件(12)和所述叠排(13)形成为箱体结构，所述电容组(11)容纳于所述箱体结构内；
所述功率组件(2)包括一个液冷板(22)和呈镜像设置于所述液冷板(22)两侧的两个功率单元(21)，每个所述功率单元(21)包括至少两个开关管模块(M)、电源驱动一体板(212)、交流母排(213)、直流层叠母排(214)，所述至少两个开关管模块(M)并联连接；所述电源驱动一体板(212)安装于所述开关管模块(M)上；所述交流母排(213)的一端连接所述开关管模块(M)的交流出线端；所述直流层叠母排(214)的一端连接所述开关管模块(M)的直流接线端，另一端与所述电容池(1)的叠排(13)连接。
2.根据权利要求1所述的分体功率模块，其特征在于，多个所述功率组件(2)共同与一个所述电容池(1)电连接，所述电容池(1)包括沿第一方向(X)依次排布的多个电容组(11)，且所述电容组(11)与所述功率组件(2)一一对应设置。
3.根据权利要求2所述的分体功率模块，其特征在于，所述叠排(13)上设置有用于与所述功率组件(2)的直流层叠母排(214)连接的多组接线柱(131)，每组所述接线柱(131)对应于所述电容组(11)沿所述第一方向(X)的两侧设置。
4.根据权利要求3所述的分体功率模块，其特征在于，所述支撑部件(12)沿第二方向(Y)的两侧分别设置有通风孔，所述第二方向(Y)与所述第一方向(X)垂直。
5.根据权利要求3所述的分体功率模块，其特征在于，所述直流层叠母排(214)的正极板和负极板之间绝缘且层叠设置，所述正极板和负极板的外侧设置有绝缘层；
所述绝缘层、互相绝缘的正极板和负极板互相搭接后形成弯折连接的第一侧部(214a)和第二侧部(214b)，所述第一侧部(214a)用于连接所述开关管模块(M)的所述直流接线端，所述第二侧部(214b)用于与所述叠排(13)上的所述接线柱(131)连接。
6.根据权利要求5所述的分体功率模块，其特征在于，每个所述功率单元(21)还包括多个吸收电容(214c)，所述吸收电容(214c)设置于所述第一侧部(214a)的内侧面上，且所述吸收电容(214c)与所述开关管模块(M)的相应引脚连接。
7.根据权利要求1所述的分体功率模块，其特征在于，所述交流母排(213)包括交流接线排(213a)和分流排(213b)；
所述分流排(213b)的一端用于连接所述开关管模块(M)的交流出线端，另一端用于连接所述交流接线排(213a)；
所述分流排(213b)上设置有分流槽(213c)，所述交流接线排(213a)通过所述分流槽(213c)实现由所述交流接线排(213a)至每个所述开关管模块(M)的电气距离相等。
8.根据权利要求7所述的分体功率模块，其特征在于，所述电源驱动一体板(212)的线缆接口设置于所述开关管模块(M)上，且远离所述交流接线排(213a)设置。
9.根据权利要求1所述的分体功率模块，其特征在于，每个所述功率单元(21)还包括挡板(215)，所述挡板(215)与所述直流层叠母排(214)形成容纳腔，以容纳所述开关管模块(M)。
10.根据权利要求1至9任一项所述的分体功率模块，其特征在于，所述开关管模块(M)为IGBT模块、IGCT模块、场效应管模块中的任一者。
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| CN201922356253.3U CN211127600U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 分体功率模块 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115548713A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于连接高功率脉冲电源与多个负载的高压接线盘 |
| CN117792122A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 | 一种变流组件、储能变流器及储能系统 |
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