CN212435594U - 一种逆变器功率模块及逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种逆变器功率模块及逆变器，涉及电力电子技术领域。逆变器功率模块包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述电源单元用于为所述控制板及驱动板供电，所述控制板的第一信号输出端子与所述驱动板的输入端连接；所述驱动板的输出端与所述功率管的输入端连接，所述功率管输出端输出三相交流电压；所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。可单独模块独立运行，也可以通过所述同步信号接口将多个模块并联运行实现信号同步，各模块彼此间不需要隔离变压器，从而可以降低成本。

Description

一种逆变器功率模块及逆变器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种逆变器功率模块及逆变器。

背景技术

逆变器作为光伏电站的核心，主要作用是把光伏组件不规则的直流电，转换为正弦波交流电。逆变器是由功率部分以及滤波部分组成，功率部分包含功率器件，如绝缘栅双极型晶体管，MOSFET等。滤波部分包含电容以及电感。通常情况下，逆变器的功率模块可以为独立运行或功率模块之间并联运行，来满足不同应用场合对功率大小的需求。

现有技术中，当需要逆变器采用多个功率模块并联运行时，由于逆变器每个功率模块运行时输出波形不同步，需要采用隔离变压器接在逆变器的交流侧。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种逆变器功率模块及逆变器，可单独模块独立运行，也可以多模块并联运行，并联运行模块彼此间不需要隔离变压器，从而可以降低成本。

为达到上述实用新型目的，本实用新型实施例提供的逆变器功率模块，包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述电源单元用于为所述控制板及驱动板供电，所述控制板的第一信号输出端子与所述驱动板的输入端连接；所述驱动板的输出端与所述功率管的输入端连接，所述功率管输出端输出三相交流电压；

所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。

可选地，所述功率管包括3×n只绝缘栅双极型晶体管，每n只绝缘栅双极型晶体管组成一组，3n只绝缘栅双极型晶体共组成三组，每组绝缘栅双极型晶体管输出端对应输出一相交流电压；其中，n≥1，且n为整数。

可选地，所述电源单元包括直流电源端子、设于直流电源端子输出电路上的稳压电路及连接于稳压电路输出端的电源板，所述电源板与所述驱动板及控制板直接或间接连接，所述电源板用于将接入直流电源端子上的直流母线电压转换为适配的低压电源。

可选地，所述稳压电路包括多个并联的电容。

可选地，所述控制板还具有电流采样输入接口；

所述功率管输出端输出相线上对应连接有第一电流霍尔传感器，所述电源模块的输出电路上连接有第二电流霍尔传感器，所述第一电流霍尔传感器与第二电流霍尔传感器分别接入所述电流采样输入接口。

可选地，所述控制板还具有交流电压采样输入接口与直流电压采样输入接口，所述功率管输出端输出相线还与控制板的交流电压采样端子连接，所述电源模块的正、负极连接于直流电压采样输入接口。

可选地，所述控制板还具有第二信号输出端子，所述第二信号输出端子上连接有风扇。

可选地，所述逆变器功率模块的功率为N*125KW，其中，N为逆变器功率模块的数量，N≥1、且N为整数。

第二方面，本实用新型还实施例提供一种逆变器，包括第一方面任一所述的逆变器功率模块。

可选地，包含多个所述逆变器功率模块，多个逆变器功率模块之间通过同步信号接口并联。

本实用新型实施例提供的逆变器功率模块及逆变器，包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。其可以单独模块独立运行，也可以多模块并联运行。在并联运行时，由于所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口，模块和模块之间通过同步信号接口并联后可以进行信号同步，使输出交流电压波形一致，可无需变压器进行隔离，从而可以降低成本。

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它的附图。

图1为本实用新型逆变器功率模块一实施例电路框图；

图2为本实用新型逆变器功率模块另一实施例电路原理图；

图2中A，B，C为三相交流电压输出；直流电源端子DC+和DC-；电流霍尔传感器ITA1-ITA4；电容C1-C6及风扇FAN。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本实用新型，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本实用新型同样可以实施。另外，为了凸显本实用新型的实用新型主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本实用新型的实施。本文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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的逆变器功率模块及逆变器，适用于逆变器及逆变器在供电电网的应用中，可以降低成本。其中的逆变器包括光伏逆变器。

实施例一

参看图1所示，本实用新型实施例提供的逆变器功率模块，包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述电源单元用于为所述控制板及驱动板供电，所述控制板的第一信号输出端子与所述驱动板的输入端连接，所述第一信号输出端子即为图中的驱动信号输出端子，为了使附图表述的直观、且便于理解，图2中，有一些在文字部分描述的技术特征在附图中会用其要实现的功能进行命名表述，例如，第一信号输出端子，在图2中表述为驱动信号输出等，该种命名表述不影响、且有利于说明书的清楚表达；所述驱动板的输出端与所述功率管的输入端连接，所述功率管输出端输出三相交流电压；

所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。

本实用新型实施例提供的逆变器功率模块及逆变器，包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。其可以单独模块独立运行，也可以多模块并联运行。在并联运行时，由于所述控制板用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口，模块和模块之间通过同步信号接口并联后可以进行信号同步，使输出交流电压波形一致，可无需变压器进行隔离，从而可以降低成本。

所述逆变器功率模块的功率为N*125KW，其中，N为逆变器功率模块的数量，N≥1、且N为整数。在单独一个模块工作时，模块输出功率为125kW，315V交流电压；当多个模块并联时，模块的直流侧相互独立，模块和模块的交流侧通过同步信号接口并联后通过同步信号相互通讯，实现信号同步，可以使输出电压波形的幅度，相位以及功率一致，达到提高功率密度的效果。

参看图2所示，作为一可选实施例，所述功率管包括3×n只绝缘栅双极型晶体管(业内通常称IGBT单管)，每n只绝缘栅双极型晶体管组成一组，3n只绝缘栅双极型晶体共组成三组，每组绝缘栅双极型晶体管输出端对应输出一相交流电压；其中，n≥1，且n为整数。例如，n＝2时，共有6只绝缘栅双极型晶体管，每2只并联组成一组，每一组对应一相交流电压，以输出三相交流电压。

图2中，IGBT1和IGBT2的1脚并联，接交流A相输出。IGBT3和IGBT4的1脚并联，接交流B相输出。IGBT5和IGBT6的1脚并联，接交流C相输出。

参看图2所示，在一些可选实施例中，所述电源单元包括直流电源端子、设于直流电源端子输出电路上的稳压电路及连接于稳压电路输出端的电源板，所述电源板与所述驱动板及控制板直接或间接连接，以为驱动板和控制板供电；所述电源板用于将接入直流电源端子上的直流母线电压转换为适配的低压电源，以为功率模块中的驱动板、控制板等供电。

其中，参看图2所示，所述稳压电路包括多个并联的电容C1-C6。

所述控制板还具有第二信号输出端子，即图2中的风扇控制接口，所述第二信号输出端子上连接有风扇，用于散热降温。

在一些具体的实施例中，电源板将直流母线电压转换为+5V，18V的低压电源，为功率模块内的驱动板、控制板及风扇供电。

继续参看图2所示，所述控制板还具有电流采样输入接口；所述功率管输出端输出相线上对应连接有第一电流霍尔传感器ITA1～ITA3，所述电源模块的输出电路上连接有第二电流霍尔传感器ITA4，所述第一电流霍尔传感器与第二电流霍尔传感器分别接入所述电流采样输入接口。

图2中，第一电流霍尔传感器ITA1～ITA3一端分别接入A，B，C三相电压，另一端接到控制板的电流采样输入接口，用于采集交流电流；第二电流霍尔传感器ITA4接入直流电源电路中，用于采集直流电源端子输出的直流电流。控制板根据接收当前的交流及直流电流信号，对驱动板进行控制，以控制绝缘栅双极性晶体管的通断。

在又一些实施例中，所述控制板还具有交流电压采样输入接口与直流电压采样输入接口，所述功率管输出端输出相线还与控制板的交流电压采样端子连接，所述电源模块的正、负极连接于直流电压采样输入接口。

具体地，参看图2所示，功率管输出的A，B，C三相电压接到控制板的交流电压采样输入接口用于采集交流电压信号；直流电源端子DC+和DC-接到控制板的直流电压采样端子，用于采集直流电压信号。

在又一些实施例中，控制板的CAN通讯接口以及同步信号端子还可以用于连接上位机，实现远程控制。

实施例二

基于实施例一提供的逆变器功率模块的基础上，本实用新型实施例还提供一种逆变器，包括：实施例一任一所述的逆变器功率模块。

在一些实施例中，所述逆变器包含多个所述逆变器功率模块，多个逆变器功率模块之间通过同步信号接口并联。

本实施例提供的逆变器由于具有实施例一所述的逆变器功率模块，在多个模块并联运行时，由于所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口，模块和模块之间通过同步信号接口并联后可以进行信号同步，使输出交流电压波形一致，可无需变压器进行隔离，从而可以降低成本。

需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。诸如，第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种逆变器功率模块，其特征在于，包括：电源单元、控制板、驱动板及功率管，所述电源单元用于为所述控制板及驱动板供电，所述控制板的第一信号输出端子与所述驱动板的输入端连接，所述驱动板的输出端与所述功率管的输入端连接，所述功率管输出端输出三相交流电压；

所述控制板具有用于将多个所述逆变器功率模块的交流侧并联的同步信号接口。

2.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述功率管包括3×n只绝缘栅双极型晶体管，每n只绝缘栅双极型晶体管组成一组，3n只绝缘栅双极型晶体共组成三组，每组绝缘栅双极型晶体管输出端对应输出一相交流电压；其中，n≥1，且n为整数。

3.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述电源单元包括直流电源端子、设于直流电源端子输出电路上的稳压电路及连接于稳压电路输出端的电源板，所述电源板与所述驱动板及控制板直接或间接连接，所述电源板用于将接入直流电源端子上的直流母线电压转换为适配的低压电源。

4.根据权利要求3所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述稳压电路包括多个并联的电容。

5.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述控制板还具有电流采样输入接口；

所述功率管输出端输出相线上对应连接有第一电流霍尔传感器，所述电源单元的输出电路上连接有第二电流霍尔传感器，所述第一电流霍尔传感器与第二电流霍尔传感器分别接入所述电流采样输入接口。

6.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述控制板还具有交流电压采样输入接口与直流电压采样输入接口，所述功率管输出端输出相线还与控制板的交流电压采样端子连接，所述电源单元的正、负极连接于直流电压采样输入接口。

7.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述控制板还具有第二信号输出端子，所述第二信号输出端子上连接有风扇。

8.根据权利要求1所述的逆变器功率模块，其特征在于，所述逆变器功率模块的功率为N*125KW，其中，N为逆变器功率模块的数量，N≥1、且N为整数。

9.一种逆变器，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的逆变器功率模块。

10.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，包含多个所述逆变器功率模块，多个逆变器功率模块之间通过同步信号接口并联。

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