CN212324008U - 一种逆变器及其功率单元和功率模块 - Google Patents

一种逆变器及其功率单元和功率模块 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种逆变器及其功率单元和功率模块。三个封装模块中的每个封装模块均包括两个互补导通的开关管，并且由于第一封装模块和第二封装模块设置于该功率单元的一半空间内，而第三封装模块设置于该功率单元的另一半空间内，并且三者的控制端分别设置于自身空间内远离另一空间的一侧，所以在不影响驱动板布局设计的同时，该功率单元可以采用小尺寸的封装结构，从而该功率单元的成本得以降低，进而使得逆变器的成本也可以降低。

Description

一种逆变器及其功率单元和功率模块
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种逆变器及其功率单元和功率模块。
背景技术
目前，各种电力电子能量变换设备通常由拓扑结构相同的多个功率单元并联实现功率变换；将各个功率单元单独进行封装处理后，再对各个功率单元进行并联连接，即可构建电力电子能量变换设备，既节省了成本，又方便了电力电子能量变换设备的维护。
具体而言，当电力电子能量变换设备的功率要求一定时，采用较多个数的小功率功率单元并联构成功率模块，比采用较少个数的大功率功率单元并联构成功率模块，其成本要低；并且，小功率功率单元的技术成熟，封装方式的可选择范围也较大。
但是，采用三电平拓扑结构的逆变器尚不能适用小尺寸(比如62mm)的小功率功率单元封装结构，从而使得逆变器的整体成本较高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种逆变器及其功率单元和功率模块，以降低逆变器的成本。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
本申请第一方面提供一种逆变器的功率单元，包括：第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块；每个封装模块中分别设置有两个互补导通的开关管；其中：
所述第一封装模块和所述第二封装模块设置于所述功率单元的一半空间内，所述第三封装模块设置于所述功率单元的另一半空间内；
所述第一封装模块和所述第二封装模块的控制端均位于所述功率单元的第一侧，所述第三封装模块的控制端位于所述功率单元的第二侧；所述第一侧和所述第二侧分别为相应空间内远离另一空间的一侧。
可选的，所述逆变器的功率单元的拓扑结构为三电平拓扑；
所述第一封装模块的两个输入端分别与所述逆变器的直流侧正极和直流侧中点相连；
所述第二封装模块的两个输入端分别与所述逆变器的直流侧负极和所述直流侧中点相连；
所述第一封装模块和所述第二封装模块的各个输入端共同作为所述功率单元的直流侧；
所述第一封装模块的输出端以及所述第二封装模块的输出端分别与所述第三封装模块的两个输入端相连；
所述第三封装模块的输出端，作为所述功率单元的交流侧，与所述逆变器的交流侧相连。
可选的，所述第一封装模块的输出端以及所述第二封装模块的输出端，分别通过相应的铜排，与所述第三封装模块的两个输入端相连。
可选的，三个封装模块在所述功率单元内部呈Y型布局。
可选的，所述功率单元采用62mm封装方式。
本申请第二方面提供一种逆变器的功率模块，包括至少两个如本申请第一方面任一所述的逆变器的功率单元；其中：
各个所述功率单元的直流侧并联连接，各个所述功率单元的交流侧并联连接。
可选的，各个所述功率单元内：
第一封装模块的输出端通过第一环流母线相连；
第二封装模块的输出端通过第二环流母线相连。
可选的，所述功率单元的个数为4个。
本申请第三方面提供一种逆变器，包括：直流输入母线、交流汇流母线、交流输出铜排以及如本申请第二方面任一所述的逆变器的功率模块；所述功率模块内：
各个功率单元的直流侧各端，分别与所述直流输入母线内的各极对应相连；
各个功率单元的交流侧，分别通过所述交流汇流母线，与所述交流输出铜排相连；
所述直流输入母线与所述交流汇流母线对于各个功率单元所在通路的阻抗相等。
可选的，所述直流输入母线的直流输入点，与所述交流输出铜排的交流输出点，分别位于所述功率模块的中心对称位置。
可选的，所述直流输入点和所述交流输出点分别位于所述功率模块的两个对角上。
可选的，所述交流汇流母线包括：并联汇流铜排；所述并联汇流铜排分别与所述交流输出铜排和各个功率单元的交流侧相连；
或者，
所述交流汇流母线包括：并联汇流铜排和多个并联铜排；其中：
所述并联汇流铜排分别与所述交流输出铜排和相应并联铜排相连；
至少两个并联铜排分别与相应至少两个功率单元的交流侧相连。
可选的，所述功率模块内功率单元的个数为4个时，所述交流汇流母线包括：第一并联铜排、第二并联铜排以及并联汇流铜排；其中：
所述第一并联铜排分别与左侧两个功率单元的交流侧相连；所述第二并联铜排分别与右侧两个功率单元的交流侧相连；
所述并联汇流铜排的左端与所述第一并联铜排的中点相连，所述并联汇流铜排的右端与所述第二并联铜排的左端相连；
所述并联汇流铜排的左端与所述交流输出铜排相连，所述直流输入点设置于所述功率模块的右上角。
可选的，还包括：散热器；其中：
各个功率单元依次排布于所述散热器上。
可选的，每个功率单元中的第一封装模块和第二封装模块设置于所述散热器的冷风端，每个功率单元中的第三封装模块设置于所述散热器的热风端。
可选的，还包括：至少一个第一热管，和/或，至少一个第二热管；其中：
当所述逆变器包括第一热管时，每个第一热管设置于至少两个功率单元中第三封装模块所在区域的相同截面处；
当所述逆变器包括第二热管时，每个第二热管设置于至少两个功率单元中第一封装模块和第二封装模块所在区域的相同截面处。
可选的，还包括：控制器、第一驱动板和第二驱动板；其中：
所述第一驱动板的一侧与各个功率单元第一侧的各个控制端相连；
所述第二驱动板的一侧与各个功率单元第二侧的各个控制端相连；
所述第一驱动板的另一侧以及所述第二驱动板的另一侧，均与所述控制器相连。
由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种逆变器的功率单元，该逆变器的功率单元包括第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块；其中，每个封装模块分别设置有两个互补导通的开关管。由于第一封装模块和第二封装模块设置于该功率单元的一半空间内，而第三封装模块设置于该功率单元的另一半空间内，并且三者的控制端分别设置于自身空间内远离另一空间的一侧，所以在不影响驱动板布局设计的同时，该功率单元可以采用小尺寸的封装结构，比如62mm封装，从而该功率单元的成本得以降低，进而使得逆变器的成本也可以降低。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1和图2为本申请实施例提供的逆变器的功率单元的两种结构示意图；
图3a、图3b和图3c为本申请实施例提供的功率模块中各个封装模块的端口示意图；
图4为本申请实施例提供的逆变器的功率模块的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的逆变器的结构示意图；
图6a-图6d为本申请实施例提供的逆变器的另外四种结构示意图；
图7为本申请实施例提供的各个功率单元输入端之间和输出端之间的等效电阻示意图。
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。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
现有技术中，逆变器成本较高，为了降低逆变器的成本，本申请实施例提供一种逆变器的功率单元100，其具体结构如图1虚线框内所示，包括：第一封装模块10、第二封装模块20和第三封装模块30，每个封装模块中设置有两个互补导通的开关管。
实际应用中，可以设置该逆变器的功率单元100中，第一封装模块10的两个输入端分别与逆变器的直流侧正极和直流侧中点相连，第二封装模块20的两个输入端分别与逆变器的直流侧负极和直流侧中点相连，第一封装模块10 的输出端以及第二封装模块20的输出端分别与第三封装模块30的两个输入端相连，第三封装模块30的输出端与逆变器的交流侧相连，从而使得三个封装模块构成拓扑结构为三电平拓扑结构的逆变器功率单元100，因此可提升逆变器的效率和品质。
其中，第一封装模块10的输出端和第二封装模块20的输出端，可以分别通过相应的铜排或者线缆，实现与第三封装模块30的两个输出端的连接。
需要说明的是，当该逆变器应用于电流等级高的场景时，每个功率单元中各个封装模块分时发热，从而使得各个功率单元的发热量仍处于安全范围，即逆变器不会因发热量过大而被损坏，因此，通过上述连接方式，三个封装模块组成三电平拓扑结构功率单元100可以满足逆变器关于大电流等级的要求。
在逆变器的功率单元100中，三个封装模块需要满足第一封装模块10和第二封装模块20设置于功率单元100的一半空间内，而第三封装模块30设置于功率单元100的另一半空间内的布置要求。
可选的，通常情况下，封装后的功率单元100为长方形，因此，功率单元 100的一半空间和另一半空间可以是以功率单元100长边的垂直中心线为界进行划分的，如图1(图中仅以第三封装模块30设置于功率单元100的下半空间为例进行示出，实际应用中可以颠倒方位)中的点划线所示；也可以是以功率单元100短边上的垂直中心线为界进行划分的，如图2(图中仅以第三封装模块30设置于功率单元100的右半空间为例进行示出，实际应用中可以颠倒方位)中的点划线所示，此处不对此进行具体限定，可视实际情况进行选择。
需要说明的是，由于封装后的功率单元100中各个封装模块通常也为长方形，因此，在功率单元100采用上述任一种空间划分方式时，三个封装模块还需要满足自身长边与功率单元100的长边平行的布置要求。
优选的，三个封装模块在逆变器功率单元100中呈Y型布局，但是三个封装模块在逆变器功率单元100的布置方式包括但不限于上述布置方式，该第三封装模块30还可以设置于相应空间内的其他位置，比如偏左或者偏右的位置均可，可视实际情况进行选择，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
具体而言，当以功率单元100长边的垂直中心线进行界划分时，三个封装模块在逆变器功率单元100中呈Y型布局，如图1所示，具体为：第三封装模块 30对称布置在逆变器功率单元100的下半空间内，即第三封装模块30处于逆变器功率单元100下半空间内的中间位置；而第一封装模块10和第二封装模块20 相对于第三封装模块30的竖直对称中心线对称布置在逆变器功率单元100的上半空间内。
当以功率单元100短边的垂直中心线为界划分时，三个封装模块在逆变器功率单元100中呈Y型布局，如图2所示，具体为：第三封装模块30可以对称布置在逆变器功率单元100的右半空间内，即第三封装模块30处于逆变器功率单元100的右半空间的中间位置；而第一封装模块10和第二封装模块20相对于第三封装模块30的横向对称中心线对称布置在逆变器功率单元100的左半空间内。
另外，在逆变器的功率单元100中，三个封装模块再需要满足第一封装模块10和第二封装模块20的控制端均位于功率单元100的第一侧，而第三封装模块30的控制端均位于功率单元100的第二侧的布置要求。其中，功率单元100 的第一侧和第二侧分别为各自所在相应空间内远离另一空间的一侧，进而方便与逆变器内部的驱动板相连。
具体而言，当功率单元100采用如图1所示的空间划分方式时，第一封装模块10和第二封装模块20设置于功率单元100的上半空间内，两者的控制端位于功率单元100的上侧，如图3b所示，此时功率单元100的上侧即为上述功率单元100的第一侧；而第三封装模块30设置于功率单元100的下半空间内，其控制端位于功率单元100的下侧，如图3c所示，此时功率单元100的下侧即为上述功率单元100的第二侧。
相应的，当功率单元100采用如图2所示的空间划分方式时，第一封装模块10和第二封装模块20设置于功率单元100的左半空间内，两者的控制端均位于功率单元100的左侧，此时功率单元100的左侧即为上述功率单元100的第一侧；而第三封装模块30设置于功率单元100的右半空间内，其控制端位于功率单元100的右侧，此时功率单元100的右侧即为上述功率单元100的第二侧。
需要说明的是，当三个封装模块满足上述布置要求时，逆变器的功率单元100可以采用小尺寸的封装结构，尤其是图3a、图3b和图3c所示结构可以采用62mm的封装方式，以减少自身成本。
从上述说明可知，三个封装模块中的每个封装模块均包括两个互补导通的开关管，并且由于第一封装模块10和第二封装模块20设置于逆变器的功率单元100的一半空间内，而第三封装模块30设置于该功率单元100的另一半空间内，并且三者的控制端分别设置于自身空间内远离另一空间的一侧，所以在不影响驱动板布局设计的同时，该功率单元100可以采用小尺寸的封装结构，比如62mm封装，从而逆变器的功率单元100的成本得以降低，进而使得逆变器的成本也可以降低。另外，采用本实施例提供的逆变器的功率单元100 后，与功率单元100配套的驱动板的布局设计更加简单。还有，由于第一封装模块10的两个输入端和第二封装模块20的两个输入端均处于同一侧，所以便于直流输入母线50的结构设计，换言之，使得直流输入母线50的结构设计更加简单。
如图4所示，本申请另一实施例提供一种逆变器的功率模块200，其具体结构包括：至少两个上述实施例提供的逆变器的功率单元100；图4以四个功率单元100为例进行展示。
在逆变器的功率模块200中，各个功率单元100的直流侧并联连接，各个功率单元100的交流侧并联连接。功率单元100的直流侧具体指的是上述实施例中第一封装模块的输入端和第二封装模块的输入端，功率单元100的交流侧具体指的是上述实施例中第三封装模块的输出端。
需要说明的是，多个功率单元100并联连接组成功率模块200，可以减小功率模块200的寄生电感，并且还可以提高功率模块200的功率等级，从而可以提高逆变器的功率等级，另外，也便于配套驱动板布局和直流输入母线50 结构设计。
优选的，逆变器的功率模块200中包括上述实施例提供的逆变器功率单元 100的数量为四个。
在实际应用中，当逆变器的功率模块200包括功率单元100的数量较多时，由于各个功率单元100的封装工艺的精度与理想精度存在差距，所以在实际应用中，流经各个功率单元100的电流存在差异，从而使得部分功率单元100承受的电流较大，进而导致该部分的功率单元100更容易损坏。
因此，为了解决上述问题，如图5所示，在逆变器的功率模块200中设置两条环流母线，分别为第一环流母线91和第二环流母线92。具体为，在各个功率单元100内：第一封装模块10的输出端通过第一环流母线91相连，而第二封装模块20的输出端通过第二环流母线92相连。
需要说明的是，增设第一环流母线91和第二环流母线92后，使得各个功率单元100中的第一封装模块10的输出端具有相等电位，各个功率单元100中的第二封装模块20的输出端具有相等电位，即将各个功率单元100中的第一封装模块10的输出端的电位拉平以及将各个功率单元100中的第二封装模块20 的输出端的电位拉平，能够避免部分功率单元100因不均流而过载大电流，从而避免自身受损。
如图5所示，本申请另一实施例提供一种逆变器，其具体结构包括：直流输入母线50、交流汇流母线40、交流输出铜排80以及上述实施例提供的逆变器的功率模块200。
在功率模块200中，各个功率单元100的直流侧各端，即其第一封装模块 10和第二封装模块20的各个输入端，分别与直流输入母线50内的各极对应相连。
具体而言，直流输入母线50，包括：直流输入正极母线P+、直流输入中点母线N和直流输入负极母线P-。因此在功率模块200中，各个功率单元100中第一封装模块10的正极输入端与直流输入正极母线P+相连，各个功率单元100 中第一封装模块10的负极输入端与直流输入中点母线N相连；各个功率单元 100中第二封装模块20的正极输入端与直流输入中点母线N相连，各个功率单元100中第二封装模块20的负极输入端与直流输入负极母线-相连。
需要说明的是，由此可知，逆变器采用上述实施例提供的功率模块200，使得自身直流输入母线50的设计更加简单。
其次，在功率模块200中，各个功率单元100的交流侧，即其第三封装模块30的输出端，分别通过交流汇流母线40，与交流输出铜排80相连。
下面以功率模块200包括四个功率单元100为例对交流汇流母线40的具体结构进行说明，具体而言，如图5所示，交流汇流母线40由第一并联铜排41、第二并联铜排42以及并联汇流铜排43组成，具体的：
第一并联铜排41的两端分别与左侧两个功率单元100的交流侧相连，第二并联铜排42的两端分别与右侧两个功率单元100的交流侧相连；并联汇流铜排43的左端与第一并联铜排41的中点相连，并联汇流铜排43的右端与第二并联铜排42的左端相连；并联汇流铜排43的左端与交流输出铜排80相连，直流输入点设置于功率模块200的右上角。
在实际应用中，交流汇流母线40可以由至少一个并联铜排以及一个并联汇流铜排43组成，或者，交流汇流母线40可以只由并联汇流铜排43组成，此处不对并联铜排有无和数量做具体限定，可视具体情况进行选择。
具体而言，当交流汇流母线40分为一级时，交流汇流母线40只包括并联汇流铜排43，即并联汇流铜排43与全部功率单元100的交流侧相连。
当交流汇流母线40分为两级时，交流汇流母线40包括至少一个并联铜排和一个并联汇流铜排43，其中，每个并联铜排均为第一级，即每个并联铜排与至少两个对应功率单元100的交流侧相连，此时可以存在剩余的功率单元 100没有与并联铜排相连，也可以使全部功率单元100分别与相应各个并联铜排相连，此处不对此进行具体限定，可视情况而定，均在本申请的保护范围内；而并联汇流铜排43为第二级，即可以是并联汇流铜排43通过全部并联铜排实现与全部功率单元100相连，也可以是并联汇流铜排43与全部并联铜排以及剩余的功率单元100的交流侧相连，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。
当交流汇流母线40分为多级时，交流汇流母线40仍包括至少两个并联铜排和一个并联汇流铜排43，其中，全部并联铜排分为多级，最低一级的并联铜排与至少两个对应功率单元100的交流侧相连，此时可以存在剩余的功率单元100没有与并联铜排相连，也可以使全部功率单元100均与相应并联铜排相连，此处不对此进行具体限定，可视情况而定，均在本申请的保护范围内；除第一级的并联铜排之外，上一级的并联铜排可以是只与自身以下且没有与上级铜排相连的各级并联铜排相连，即与至少两个自身以下且没有与上级铜排相连的各级并联铜排相连，也可以是既与自身以下且没有与上级铜排相连的各级并联铜排相连，又与剩余的功率单元100中一部分或者全部的交流侧相连，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内；最后一级为并联汇流铜排43，即并联汇流铜排43可以是与全部最高一级并联铜排相连，也可以是既与全部最高一级并联铜排相连，又与全部剩余的功率单元100的交流侧相连，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。
需要说明的是，在上述交流汇流母线40的两种实施方式中，每个最低一级的并联铜排与功率单元交流侧之间的连接点可以处于自身任一位置；除最低一级的并联铜排外，其余并联铜排与相应下一级并联铜排之间的连接点可以处于自身任一位置；而并联汇流铜排43与各个最后一级并联铜排的连接点处于自身的任一位置；另外，并联汇流铜排43与交流输出铜排80的连接点也可处于自身的任一位置，对此均不做具体限定，可视具体情况进行限定，但均在本申请的保护范围内。
还需要说明的是，在本实施例中，不仅限于采用铜排实现各个功率模块 100交流侧的并联，也可以采用母线实现各个功率模块交流侧的并联连接，此处不做具体限定，可视情况进行选择，均在本申请的保护范围内。
另外，在功率模块200中，各个功率单元可以采用上述任一种连接方式实现相互并联，但均需要确保直流输入母线50和交流汇流母线40满足各个功率单元所在通路的阻抗相等的要求，即直流输入点DCin与交流输出点ACout之间各个通路的阻抗均相等，从而使得流过各个功率单元的电流相当，进而进一步减小不均流的差异，实现均流。
例如，以功率模块200中包括四个功率单元为例对直流输入母线50和交流汇流母线40的阻抗进行详细说明，具体为：
如图7所示，假设最右侧功率单元100的直流侧最靠近直流输入点DCin以及最左侧功率单元100的交流侧最靠近交流输出点ACout，并且将四个功率单元100直流侧之间的等效阻抗分别定义为第一阻抗R1、第二阻抗R2和第三阻抗 R3，以及将四个功率单元100交流侧之间的等效阻抗分别定义为第四阻抗R4、第五阻抗R5和第六阻抗R6。
由此可知，从直流输入点DCin到交流输出点ACout有以下四条通路：
(1)DCin→功率单元4→R6→R5→R4→ACout；
(2)DCin→R3→功率单元3→R5→R4→ACout；
(3)DCin→R3→R2→功率单元2→R4→ACout；以及，
(4)DCin→R3→R2→R1→功率单元1→ACout。
所以为了保证每条通路上流经的电流相同，则需要保证R4+R5+R6、R3+R4+R5、R2+R3+R4以及R1+R2+R3均相等，或者两两之间的差值满足误差范围。
由上述内容可知，通过设置并联汇流铜排43与各个并联铜排的连接方式，使直流输入母线50的直流输入点DCin和交流输出铜排80的交流输出点ACout，分别位于功率模块200的中心对称位置，比如对角位置，即尽量使两者远离，则可以确保直流输入母线50和交流汇流母线40满足各个功率单元所在通路的阻抗相等的要求。
具体而言，直流输入母线50的直流输入点DCin与交流输出铜排80的交流输出点ACout可以分别位于功率模块200的两个对角上，比如，图5中通过并联汇流铜排43分别与第一并联铜排41、第二并联铜排42的连接方式，将交流输出点ACout设置于左下角，而将直流输入点DCin设置于右上角；当然，交流输出铜排80的交流输出点ACout和直流输入母线50的直流输入点DCin所处的位置也可以不对称，但只要使尽量远离也可使两者满足各个功率单元所在通路阻抗相等的相应要求。
另外，在实际应用中，还可使各个功率单元的连接方式为其他形式，只要能够确保直流输入母线50和交流汇流母线40满足各个功率单元所在通路的阻抗相等的要求即可，此处不再一一赘述。
实际应用中，该逆变器还包括：控制器、第一驱动板和第二驱动板；其中：第一驱动板的一侧与各个功率单元第一侧的各个控制端相连；第二驱动板的一侧与各个功率单元第二侧的各个控制端相连；第一驱动板的另一侧以及第二驱动板的另一侧，均与控制器相连。
这样设置之后，不影响逆变器内原有的驱动板布局设计，而且各个功率单元共用两个驱动板，使得驱动板的布局设计更加简单。当然，实际应用中也不排除各个功率单元分别采用各自独立的驱动板的方案。
如图6a和图6b所示，本申请另一实施例提供逆变器的另一种实施方式，在上一实施例的基础上，该逆变器的实施方式，还包括：散热器。
在该逆变器中，功率模块200中的各个功率单元100依次排布于散热器上。
在实际应用中，每个功率单元100中的第一封装模块10和第二封装模块 200设置于散热器的冷风端，每个功率单元100中的第三封装模块30设置于散热器的热风端，即每个功率单元100中布置封装模块密集的区域设置于散热器的冷风端，而每个功率单元100中布置封装模块疏散的区域设置于散热器的热风端；这样可以适当提高每个功率单元100中布置封装模块密集地方的散热速度，使得每个功率单元100上的每个部分都可以得到适当的散热，从而使得散热器上的温度分布更加平均，避免出现部分区域热量集中，进而使得每个功率单元100均可以充分利用散热器的散热能力，因此可以极大限度的提高逆变器的散热效率。
可选的，当散热器采用如图6a所示的上端进风、下端出风的风道设计时，风道的上端为冷风端，而风道的下端为热风端；当散热器采用如图6b所示的上端出风、下端进风的风道设计时，风道的上端为热风端，而风道的下端为冷风端；当散热器采用如图6c所示的左端进风、右端出风的风道设计时，风道的左端为冷风端，而风道的右端为热风端；当散热器采用如图6d所示的左端出风、右端进风的风道设计时，风道的左端为热风端，而风道的右端为冷风端；此处不做具体限定，可视实际情况进行选择，但均在本申请的保护范围内。
如图6a、图6b图6c和图6d所示，本实施例还提供逆变器的再一种实施方式，在上一实施方式的基础上，该逆变器的实施方式，还包括：至少一个第一热管60，和/或，至少一个第二热管70。
需要说明的是，第一热管60和第二热管70的数量此处不做具体限定，可根据实际发热情况进行设定。
在该逆变器的实施方式中，当逆变器包括第一热管60时，每个第一热管 60设置于至少两个功率单元100中，第三封装模块30所在区域的相同截面处，比如截面A，将温度高的地方的热量传递到温度低的地方。
例如，在图6a和图6c中，逆变器包括两个第一热管60，两个第一热管 60均设置于四个功率单元100中靠近各自第三封装模块30的底部，并且两个第一热管60并排排列，相隔一定的距离，以便更充分的发挥自身的散热能力。
又例如，在图6b和图6d中，逆变器包括两个第一热管60，一个第一热管60设置于相邻两个功率单元100中靠近各自第三封装模块30的底部，而另一个第一热管60设置于另外相邻两个功率单元100中靠近各自第三封装模块30的底部。
需要说明的是，上述两种第一热管60的布置方式仅为实际应用中，第一热管60不同类型的布置方式的代表，包括但不限于上述两种布置方式。
其次，在该逆变器的实施方式中，当逆变器包括第二热管70时，每个第二热管70设置于至少两个功率单元100中，第二封装模块20和第三封装模块30所在区域的相同截面处，比如截面B，将温度高的地方的热量传递到温度低的地方。
例如，在图6a和图6d中，逆变器包括两个第二热管70，两个第二热管 70均设置于四个功率单元100中靠近各自第一封装模块10和第二封装模块 20的底部，并且两个第二热管70并排排列，相隔一定的距离，以便更充分的发挥自身的散热能力。
又例如，在图6b和图6c中，逆变器包括两个第二热管70，一个第二热管70设置于相邻两个功率单元100中靠近各自第一封装模块10和第二封装模块20的底部，而另一个第二热管70设置于另外相邻两个功率单元100中靠近各自第一封装模块10和第二封装模块20的底部。
需要说明的是，上述两种第二热管70的布置方式仅为实际应用中，第二热管70两类不同类型的布置方式的代表，包括但不限于上述两种布置方式。
另外，还需要说明的是，增设第一热管60和/或第二热管70，使得温度高的地方可以通过第一热管60或第二热管70将热量传递到温度低的地方，可保证同一截面(如截面A和截面B)的温度尽可能相等，即实现不同功率单元100的同一截面的均温，因此可以进一步实现功率模块200的整体均温。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
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 (17)

1.一种逆变器的功率单元，其特征在于，包括：第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块；每个封装模块中分别设置有两个互补导通的开关管；其中：
所述第一封装模块和所述第二封装模块设置于所述功率单元的一半空间内，所述第三封装模块设置于所述功率单元的另一半空间内；
所述第一封装模块和所述第二封装模块的控制端均位于所述功率单元的第一侧，所述第三封装模块的控制端位于所述功率单元的第二侧；所述第一侧和所述第二侧分别为相应空间内远离另一空间的一侧。
2.根据权利要求1所述的逆变器的功率单元，其特征在于，所述逆变器的功率单元的拓扑结构为三电平拓扑；
所述第一封装模块的两个输入端分别与所述逆变器的直流侧正极和直流侧中点相连；
所述第二封装模块的两个输入端分别与所述逆变器的直流侧负极和所述直流侧中点相连；
所述第一封装模块和所述第二封装模块的各个输入端共同作为所述功率单元的直流侧；
所述第一封装模块的输出端以及所述第二封装模块的输出端分别与所述第三封装模块的两个输入端相连；
所述第三封装模块的输出端，作为所述功率单元的交流侧，与所述逆变器的交流侧相连。
3.根据权利要求2所述的逆变器的功率单元，其特征在于，所述第一封装模块的输出端以及所述第二封装模块的输出端，分别通过相应的铜排，与所述第三封装模块的两个输入端相连。
4.根据权利要求1-3任一所述的逆变器的功率单元，其特征在于，三个封装模块在所述功率单元内部呈Y型布局。
5.根据权利要求1-3任一所述的逆变器的功率单元，其特征在于，所述功率单元采用62mm封装方式。
6.一种逆变器的功率模块，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-5任一所述的逆变器的功率单元；其中：
各个所述功率单元的直流侧并联连接，各个所述功率单元的交流侧并联连接。
7.根据权利要求6所述的逆变器的功率模块，其特征在于，各个所述功率单元内：
第一封装模块的输出端通过第一环流母线相连；
第二封装模块的输出端通过第二环流母线相连。
8.根据权利要求6或7所述的逆变器的功率模块，其特征在于，所述功率单元的个数为4个。
9.一种逆变器，其特征在于，包括：直流输入母线、交流汇流母线、交流输出铜排以及如权利要求6-8任一所述的逆变器的功率模块；所述功率模块内：
各个功率单元的直流侧各端，分别与所述直流输入母线内的各极对应相连；
各个功率单元的交流侧，分别通过所述交流汇流母线，与所述交流输出铜排相连；
所述直流输入母线与所述交流汇流母线对于各个功率单元所在通路的阻抗相等。
10.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，所述直流输入母线的直流输入点，与所述交流输出铜排的交流输出点，分别位于所述功率模块的中心对称位置。
11.根据权利要求10所述的逆变器，其特征在于，所述直流输入点和所述交流输出点分别位于所述功率模块的两个对角上。
12.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，所述交流汇流母线包括：并联汇流铜排；所述并联汇流铜排分别与所述交流输出铜排和各个功率单元的交流侧相连；
或者，
所述交流汇流母线包括：并联汇流铜排和多个并联铜排；其中：
所述并联汇流铜排分别与所述交流输出铜排和相应并联铜排相连；
至少两个并联铜排分别与相应至少两个功率单元的交流侧相连。
13.根据权利要求11所述的逆变器，其特征在于，所述功率模块内功率单元的个数为4个时，所述交流汇流母线包括：第一并联铜排、第二并联铜排以及并联汇流铜排；其中：
所述第一并联铜排分别与左侧两个功率单元的交流侧相连；所述第二并联铜排分别与右侧两个功率单元的交流侧相连；
所述并联汇流铜排的左端与所述第一并联铜排的中点相连，所述并联汇流铜排的右端与所述第二并联铜排的左端相连；
所述并联汇流铜排的左端与所述交流输出铜排相连，所述直流输入点设置于所述功率模块的右上角。
14.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，还包括：散热器；其中：
各个功率单元依次排布于所述散热器上。
15.根据权利要求14所述的逆变器，其特征在于，每个功率单元中的第一封装模块和第二封装模块设置于所述散热器的冷风端，每个功率单元中的第三封装模块设置于所述散热器的热风端。
16.根据权利要求14所述的逆变器，其特征在于，还包括：至少一个第一热管，和/或，至少一个第二热管；其中：
当所述逆变器包括第一热管时，每个第一热管设置于至少两个功率单元中第三封装模块所在区域的相同截面处；
当所述逆变器包括第二热管时，每个第二热管设置于至少两个功率单元中第一封装模块和第二封装模块所在区域的相同截面处。
17.根据权利要求9-16任一所述的逆变器，其特征在于，还包括：控制器、第一驱动板和第二驱动板；其中：
所述第一驱动板的一侧与各个功率单元第一侧的各个控制端相连；
所述第二驱动板的一侧与各个功率单元第二侧的各个控制端相连；
所述第一驱动板的另一侧以及所述第二驱动板的另一侧，均与所述控制器相连。
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