CN218570110U - 一种npc拓扑电路、电路板和电器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子转换器技术领域，提供了一种NPC拓扑电路、电路板和电器装置，NPC拓扑电路包括第一电路板和第二电路板，第一电路板上间隔设置有多个NPC拓扑电路模块，第一电路板通过金属连接件与第二电路板连接，第二电路板上设置有开关模块，开关模块与NPC拓扑电路模块一一对应设置。将NPC拓扑电路模块设置在第一电路板上，将开关模块设置在第二电路板上，通过金属连接件将第一电路板和第二电路板连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。

Description

一种NPC拓扑电路、电路板和电器装置

技术领域

本实用新型属于电子转换器技术领域，尤其涉及一种NPC拓扑电路、电路板和电器装置。

背景技术

NPC拓扑结构由多个元器件封装集成在一起，在NPC拓扑结构中每相的功率元器件包括4个IGBT、4个体二极管以及2个中性点二极管。在逆变器等电器装置中，在需要使用NPC拓扑电路的情况下，则选择对应的NPC拓扑结构进行安装。由于NPC拓扑结构通常提前安装在逆变器的电路板中，导致在使用ANPC拓扑电路的情况下，需要重新选择对应的ANPC拓扑结构进行安装，并需要重新设计逆变器的电路板。因此，NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路的过程非常麻烦、复杂。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种NPC拓扑电路，旨在解决NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路的过程非常麻烦、复杂的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，提供了一种NPC拓扑电路，包括：

第一电路板，间隔设置有多个NPC拓扑电路模块；

与所述第一电路板通过金属连接件连接的第二电路板，所述第二电路板设置有开关模块，所述开关模块与所述NPC拓扑电路模块一一对应设置。

更进一步地，所述开关模块为单个的IGBT管或IGBT集成模块。

更进一步地，所述开关模块为单个的MOSFET管或MOSFET集成模块。

更进一步地，所述金属连接件为铜线、铜皮或铜柱。

本实用新型实施例还提供一种电路板，包括上述任一项的NPC拓扑电路。

本实用新型实施例还提供一种电器装置，包括上述的电路板。

本申请的有益效果是：将NPC拓扑电路模块设置在第一电路板上，将开关模块设置在第二电路板上，通过金属连接件将第一电路板和第二电路板连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的ANPC拓扑结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的ANPC拓扑电路连接图；

图3是本实用新型实施例提供的ANPC拓扑电路续流回路示意图；

图4是本实用新型实施例提供的NPC拓扑电路连接图；

主要元件符号说明：

NPC拓扑电路1000、第一电路板100、NPC拓扑电路模块110、第一电容111、第二电容112、第一中性点二极管113、第二中性点二极管114、第一IGBT管115、第一二极管116、第二IGBT管117、第二二极管118、第三IGBT管119、第三二极管120、第四IGBT管121、第四二极管122、第二电路板200、开关模块210、第一开关模块211、第二开关模块212、金属连接件300。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

将NPC拓扑电路模块设置在第一电路板上，将开关模块设置在第二电路板上，通过金属连接件将第一电路板和第二电路板连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。同时，本实用新型的NPC拓扑电路结构是可逆的，方案更灵活。

实施例一

请参阅图1至图4，本实施例的NPC拓扑电路1000，包括第一电路板100和第二电路板200，第一电路板100通过金属连接件300与第二电路板200连接，第一电路板100上间隔设置有多个NPC拓扑电路模块110，第二电路板200上设置有开关模块210，开关模块210与NPC拓扑电路模块110一一对应设置。

如此，将NPC拓扑电路模块110设置在第一电路板100上，将开关模块210设置在第二电路板200上，通过金属连接件300将第一电路板100和第二电路板200连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。同时，本实用新型的NPC拓扑电路结构是可逆的，方案更灵活。

具体地，NPC拓扑为3L中性点钳位拓扑。

具体地，ANPC拓扑为有源中性点钳位拓扑。

具体地，间隔设置，是指相邻两个NPC拓扑电路模块110之间存在一定的距离。

在图1所示的实施例中，相邻两个NPC拓扑电路模块110之间的距离可均相等。如此，第一电路板100上的器件布局更规则。在其他实施例中，相邻两个NPC拓扑电路模块110之间的距离可不相等，在此不进行限定。

在图4所示的实施例中，NPC拓扑电路模块110为最小的NPC拓扑单元电路模块。

具体地，NPC拓扑电路模块110包括2个电容、4个IGBT管、4个二极管和2个中性点二极管。其中，2个电容分别为第一电容111和第二电容112，4个IGBT管分别为第一IGBT管115、第二IGBT管117、第三IGBT管119和第四IGBT管121，4个二极管分别为第一二极管116、第二二极管118、第三二极管120和第四二极管122，2个中性点二极管为第一中性点二极管113、第二中性点二极管114。

具体地，第一电容111的一端分别与第二电容112的一端、第一中性点二极管113的正极以及第二中性点二极管114的负极连接，第一中性点二极管113的负极分别与第一IGBT管115的发射极、第一二极管116的正极、第二IGBT管117的集电极以及第二二极管118的负极连接，第一IGBT管115的集电极分别与第一二极管116的负极以及第一电容111的另一端连接，第二电容112的另一端分别与第四IGBT管121的发射极以及第四二极管122的正极连接，第四IGBT管121的集电极分别与第四二极管122的负极、第三IGBT管119的发射极以及第三二极管120的正极连接，第三IGBT管119的集电极分别与第三二极管120的负极、第二IGBT管117的发射极、第二二极管118的正极以及输出端连接。

在图1和图2所示的实施例中，开关模块210包括第一开关模块211和第二开关模块212。

在需要使用ANPC拓扑电路的情况下，第一电路板100通过金属连接件300与第二电路板200连接。在需要使用NPC拓扑电路的情况下，第一电路板100不与第二电路板200连接。如此，操作简单，方便更换成相应的电路。

具体地，第一开关模块211对应与第一中性点二极管113连接，第二开关模块212对应与第二中性点二极管114连接。

具体地，开关模块210与NPC拓扑电路模块110一一对应设置，是指第一开关模块211和第二开关模块212的数量分别与第一中性点二极管113和第二中性点二极管114的数量相等。

在图2所示的实施例中，第一开关模块211和第二开关模块212均为IGBT管。

在本实施例中，第一开关模块211的集电极和发射极分别与第一中性点二极管113的负极和正极连接，第二开关模块212的集电极和发射极分别与第二中性点二极管114的负极和正极连接。

在其他实施例中，第一开关模块211和第二开关模块212还可以为MOSFET管。

在图3所示的实施例中，在开关模块210连接在NPC拓扑电路模块110上组成ANPC拓扑电路的情况下，ANPC拓扑电路的电平状态包括正电平、零电平和负电平。在零电平状态下，会形成有两路续流回路。

具体地，续流回路的一路从第一电容111的一端流经第一中性点二极管113和第二IGBT管117，流至输出端；另一路从第二电容112的一端流经第二开关模块212和第三二极管120，流至输出端。

如此，相对于NPC拓扑电路，增加了一路续流回路的路径，以延长中性点二极管的寿命。

实施例二

请参阅图2和图3，在一些可选实施例中，开关模块210为单个的IGBT管或IGBT集成模块。

如此，开关模块210的结构简单，方便与NPC拓扑电路模块110安装。由于IGBT管的耐压高，可应用在续流回路的反向电压较高的电路中。

具体地，IGBT为绝缘栅双极型晶体管。

在本实施例中，开关模块210为单个的IGBT管，即第一开关模块211和第二开关模块212均为IGBT管。具体地，单个的IGBT管的封装可以为TO-247、TO-247-4L等。

具体地，第一开关模块211的集电极和发射极分别与第一中性点二极管113的负极和正极连接，第二开关模块212的集电极和发射极分别与第二中性点二极管114的负极和正极连接。

在其他实施例中，开关模块210还可以为IGBT集成模块。

具体地，IGBT集成模块包括IGBT管与二极管，IGBT管的集电极和发射极分别与二极管的负极和正极连接。

实施例三

请参阅图2和图3，在一些可选实施例中，开关模块210为单个的MOSFET管或MOSFET集成模块。

如此，开关模块210的结构简单，方便与NPC拓扑电路模块110安装。由于MOSFET管开关速度快，可应用在开关频率高的电路中。

具体地，MOSFET为绝缘栅场效应管。

在本实施例中，开关模块210为单个的MOSFET管，即第一开关模块211和第二开关模块212均为MOSFET管。具体地，单个的IGBT管的封装可以为TO-247、TO-247-4L等。

具体地，第一开关模块211的漏极和源极分别与第一中性点二极管113的负极和正极连接，第二开关模块212的漏极和源极分别与第二中性点二极管114的负极和正极连接。

在其他实施例中，开关模块210还可以为MOSFET集成模块。

具体地，MOSFET集成模块包括MOSFET管与二极管，MOSFET管的漏极和源极分别与二极管的负极和正极连接。

实施例四

请参阅图1，在一些可选实施例中，金属连接件300为铜线、铜皮或铜柱。

如此，通过拆装金属连接件300可更换成两种拓扑电路，安装操作简单，不用重新设计电路板。

本实施例中，金属连接件300为铜柱。具体地，在将开关模块210连接在NPC拓扑电路模块110上组成ANPC拓扑电路的情况下，可以通过铜柱直接将第一电路板100和第二电路板200连接在一起，以实现连接导电。

在其他实施例中，金属连接件300还可以为铜线、铜皮或铝线、锡线等，在此不进行限制。

实施例五

本申请实施例的电路板，包括实施例一至实施例四任一项的NPC拓扑电路1000。

如此，将NPC拓扑电路模块110设置在第一电路板100上，将开关模块210设置在第二电路板200上，通过铜柱将第一电路板100和第二电路板200连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。同时，该电路结构是可逆的，方案更灵活。

具体地，电路板通常应用在电器装置中使用。

本实施例中，电路板包括有第一电路板100和第二电路板200，第一电路板100上设置有多个NPC拓扑电路模块110，第二电路板200上设置有与NPC拓扑电路模块110对应的开关模块210，第一电路模块通过铜柱与第二电路模块实现电气连接。

实施例六

本申请实施例的电器装置，包括实施例五的电路板。

如此，将NPC拓扑电路模块110设置在第一电路板100上，将开关模块210设置在第二电路板200上，通过铜柱将第一电路板100和第二电路板200连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。同时，该电路结构是可逆的，方案更灵活。

本实施例中，电器装置为逆变器，在逆变器中安装有电路板。

将NPC拓扑电路模块110设置在第一电路板100上，将开关模块210设置在第二电路板200上，通过铜柱将第一电路板100和第二电路板200连接在一起，实现电气连接，以实现将NPC拓扑电路转换成ANPC拓扑电路，操作简单。同时，该电路结构是可逆的，方案更灵活。开关模块210的结构简单，可以选择采用IGBT管或MOSFET管，方便与NPC拓扑电路模块110安装。由于IGBT管的耐压高，可应用在续流回路的反向电压较高的电路中。由于MOSFET管开关速度快，可应用在开关频率高的电路中。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。而且，本申请各实施例或示例中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中，以合适的方式结合。

Claims (6)

1.一种NPC拓扑电路，其特征在于，包括：

第一电路板，间隔设置有多个NPC拓扑电路模块；

与所述第一电路板通过金属连接件连接的第二电路板，所述第二电路板设置有开关模块，所述开关模块与所述NPC拓扑电路模块一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的NPC拓扑电路，其特征在于，所述开关模块为单个的IGBT管或IGBT集成模块。

3.根据权利要求1所述的NPC拓扑电路，其特征在于，所述开关模块为单个的MOSFET管或MOSFET集成模块。

4.根据权利要求1所述的NPC拓扑电路，其特征在于，所述金属连接件为铜线、铜皮或铜柱。

5.一种电路板，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的NPC拓扑电路。

6.一种电器装置，其特征在于，包括权利要求5所述的电路板。

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