本實(shí)用新型涉及電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于XHP封裝的多并聯(lián)功率模組。

背景技術(shù)：

XHP封裝的IGBT是一款開發(fā)的新型模塊，電壓等級達(dá)到3300V，應(yīng)用于新型的電力電子變換領(lǐng)域；風(fēng)力發(fā)電，牽引變流器，電機(jī)傳動(dòng)、UPS系統(tǒng)等熱門行業(yè)。

如圖1所示，傳統(tǒng)的多并聯(lián)功率模組存在以下問題：1、現(xiàn)有疊層母排2a設(shè)計(jì)及支撐電容組正負(fù)連接點(diǎn)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)所需要電容總量選擇適量的電容個(gè)數(shù)進(jìn)行對稱設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的外觀看似對稱，實(shí)際上線路雜散電感高及多并聯(lián)模組中單路IGBT回路的雜散電感相差較大，導(dǎo)致均流特性較差；2、疊層母排2a連接多個(gè)并聯(lián)的IGBT使用延伸式連接(如圖中1a所示)，這種連接方式雖然便于測試，但是在正負(fù)之間形成的環(huán)路較大，容易造成環(huán)流，干擾信號(hào)和電源，且延伸式連接增加了線路的雜散電感，使得IGBT模組的關(guān)斷電壓VCE過高，對于擊穿IGBT的集射有一定風(fēng)險(xiǎn)；3、對于多并聯(lián)(4個(gè)及以上)驅(qū)動(dòng)電路多以一塊驅(qū)動(dòng)底板加多塊適配板進(jìn)行線纜連接，此種連接方式線纜容易被IGBT經(jīng)過的大電流產(chǎn)生的磁場干擾，屏蔽要求較高，同時(shí)線纜過長會(huì)使電路中的雜散電感加大，從而影響門極電壓的大小及充放電速度。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本實(shí)用新型的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價(jià)本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提出一種基于XHP封裝的多并聯(lián)功率模組，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的正負(fù)之間形成的環(huán)路較大，容易造成環(huán)流以及雜散電感大的技術(shù)問題。

為此，本實(shí)用新型提出一種基于XHP封裝的多并聯(lián)功率模組，包括支撐框架和設(shè)于所述支撐框架上的電源直流輸入模塊、支撐電容組、疊層母排、驅(qū)動(dòng)控制模塊、IGBT模塊和輸出模塊，所述電源直流輸入模塊為所述支撐電容組充電，充電后的所述支撐電容組通過所述疊層母排為多個(gè)并聯(lián)的所述IGBT模塊提供穩(wěn)定的母線電壓，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)所述IGBT模塊關(guān)斷并通過輸出模塊進(jìn)行輸出；所述疊層母排包括與所述IGBT模塊覆蓋式電連的第一正負(fù)極連接端，所述第一正負(fù)極連接端與所述疊層母排一體式設(shè)計(jì)，所述疊層母排設(shè)有所述第一正負(fù)極連接端的一側(cè)覆蓋于所述IGBT模塊上。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型還可以具有如下技術(shù)特征：

所述疊層母排包括與所述支撐電容組電連的第二正負(fù)極連接端，所述第二正負(fù)極連接端的排列方向設(shè)于所述第一正負(fù)極連接端的正極端與負(fù)極端的中心連線所在直線的垂直平分線上。

所述疊層母排包括層疊平行分布的正極層和負(fù)極層，所述第二正負(fù)極連接端的正負(fù)極和所述第一正負(fù)極連接端的正負(fù)極均分別通過螺紋緊固件與所述正極層和負(fù)極層對應(yīng)連接。

所支撐電容組的電容的個(gè)數(shù)為多個(gè)并聯(lián)所述IGBT模塊的2-3倍。

所述驅(qū)動(dòng)控制模塊通過一整塊門極板設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)多個(gè)并聯(lián)的所述IGBT模塊。

所述輸出模塊為交流輸出銅排，所述交流輸出銅排的對稱式設(shè)置在多個(gè)并聯(lián)所述IGBT模塊的排列方向上的中心線。

所述電源直流輸入模塊在所述疊層母排上向外側(cè)延伸彎曲。

所述支撐電容組的電容均為薄膜電容。

所述支撐框架上還設(shè)有用于所述IGBT模塊散熱的散熱器。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果包括：疊層母排與IGBT模塊采用覆蓋式連接，所述第一正負(fù)極連接端與所述疊層母排一體式設(shè)計(jì)，相比于傳統(tǒng)的延伸式連接線路，使得各個(gè)回路的環(huán)路面積更小，能更好的抑制干擾信號(hào)，同時(shí)減小了各回路中的雜散電感，降低VCE尖峰。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型現(xiàn)有的功率模塊的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一、二和三的功率模塊的立體示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一、二和三的圖2的俯視圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一、二和三圖3的局部結(jié)構(gòu)放大圖。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一、二和三的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及其應(yīng)用。

參照以下附圖，將描述非限制性和非排他性的實(shí)施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，除非另外特別說明。

實(shí)施例一：

如圖2-4所示，本實(shí)施例提出了一種基于XHP封裝的多并聯(lián)功率模組，包括支撐框架10和設(shè)于所述支撐框架10上的電源直流輸入模塊30、支撐電容組20、疊層母排40、驅(qū)動(dòng)控制模塊70、IGBT模塊60和輸出模塊，所述電源直流輸入模塊30為所述支撐電容組20充電，充電后的所述支撐電容組20通過所述疊層母排40為四個(gè)并聯(lián)的所述IGBT模塊60提供穩(wěn)定的母線電壓，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊70驅(qū)動(dòng)所述IGBT模塊60關(guān)斷并通過輸出模塊進(jìn)行輸出；所述疊層母排40包括與所述IGBT模塊60覆蓋式電連的第一正負(fù)極連接端42，所述第一正負(fù)極連接端42與所述疊層母排40一體式設(shè)計(jì)，所述疊層母排40設(shè)有所述第一正負(fù)極連接端42的一側(cè)覆蓋于所述IGBT模塊60上。

上述疊層母排40與IGBT采用覆蓋式連接，所述第一正負(fù)極連接端42與所述疊層母排40一體式設(shè)計(jì)，相比于傳統(tǒng)的延伸式連接線路，使得各個(gè)回路的環(huán)路面積更小，能更好的抑制干擾信號(hào)，同時(shí)減小了各回路中的雜散電感，降低VCE尖峰。

本實(shí)施例中，所述支撐框架10上還設(shè)有用于所述IGBT模塊60散熱的散熱器80，防止溫度過高損壞。

本實(shí)施例中，所述電源直流輸入模塊30在所述疊層母排40上向外側(cè)延伸彎曲，方便接入電源用于測試。

本實(shí)施例中，通過支撐框架10用于支撐和組裝各個(gè)部件，連接成一個(gè)完整的功率模組，便于移動(dòng)和安裝。

本實(shí)施例中，采用的IGBT模塊60為英飛凌新推的電壓等級為3300V的模塊，內(nèi)部為一個(gè)半橋結(jié)構(gòu)；

工作過程為：如圖5所示，由電源直流輸入模塊30的電源輸入端1(DC-in：直流輸入)提供母線電壓給支撐電容2充電，IGBT模塊4母線電壓由支撐電容組20提供，且IGBT模塊60的開關(guān)狀態(tài)由驅(qū)動(dòng)控制模塊70(驅(qū)動(dòng)電路5)進(jìn)行控制，分別輸入互鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制上下半橋的開通關(guān)斷并輸出交流電(AC-out)，同時(shí)提供過壓、欠壓、短路等保護(hù)功能，使IGBT模塊60不會(huì)因故障而損壞，并及時(shí)報(bào)出故障且安全的關(guān)斷IGBT模塊60。

實(shí)施例二：

如圖2-4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于：所述疊層母排40包括與所述支撐電容組20電連的第二正負(fù)極連接端41，所述第二正負(fù)極連接端41的排列方向設(shè)于所述第一正負(fù)極連接端42的正極端與負(fù)極端的中心連線所在直線的垂直平分線上。

所支撐電容組20的電容的個(gè)數(shù)為多個(gè)并聯(lián)所述IGBT模塊60的2-3倍。所述支撐電容組20的電容均為薄膜電容。

所述疊層母排40包括層疊平行分布的正極層和負(fù)極層，所述第二正負(fù)極連接端41的正負(fù)極和所述第一正負(fù)極連接端42的正負(fù)極均分別通過螺紋緊固件410與所述正極層和負(fù)極層對應(yīng)連接。更為具體的，螺紋緊固件410為螺釘和螺母，在疊層母排40上開有定位孔，支撐電容組20通過螺釘、螺母和定位孔與疊層母排40連接。

如圖3-4所示，虛線A為支撐電容組20的多個(gè)電容與疊層母排40連接的第二正負(fù)極連接端41的連線所在直線，虛線A實(shí)際并不存在，只是為了表示支撐電容組20的排列位置。虛線B為第一正負(fù)極連接端42的聯(lián)系所在直線，虛線B實(shí)際也不存在，只是示意。本實(shí)施例中，虛線A為虛線B的垂直平分線。

對多并聯(lián)的N個(gè)IGBT模塊60配備N組支撐電容組20，每組2-3個(gè)(根據(jù)單個(gè)電容容值決定)，并且每組支撐電容組20與疊層母排40的正負(fù)連接方向垂直平分于對應(yīng)組IGBT的正負(fù)極連接線。此種連接方式雜散電感較其他連接方式相對較小，且每個(gè)回路的雜散電感分布較為均勻，均流效果更佳。

實(shí)施例三：

如圖2-4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于：所述驅(qū)動(dòng)控制模塊70為一整塊門極板71，通過一塊所述門極板71驅(qū)動(dòng)四個(gè)并聯(lián)的所述IGBT模塊60。采用一整塊門極板71連接多個(gè)并聯(lián)IGBT模塊60，整板驅(qū)動(dòng)可避免線纜連接造成門極掉電壓及信號(hào)受到磁場干擾，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定性，且每個(gè)回路的線路長度及雜散電感分布較為均勻，均流效果更佳。

門極板71從側(cè)面連接驅(qū)動(dòng)底板可以減小連接線收到磁場干擾，通過給每個(gè)門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)加入推挽電路，盡量減小因PCB板上門極線的長短導(dǎo)致的門極的不一致，同時(shí)兼容軟關(guān)斷、過壓保護(hù)及短路保護(hù)等功能保障了并聯(lián)功率模組的安全運(yùn)行。

所述輸出模塊為交流輸出銅排50，所述交流輸出銅排50的對稱式設(shè)置在多個(gè)并聯(lián)所述IGBT模塊60的排列方向上的中心線，可盡量使各路分布雜散電感相同，均流特性更好。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實(shí)施例和附圖僅是用來描述一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施方式。

盡管已經(jīng)描述和敘述了被看作本實(shí)用新型的示范實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，可以對其作出各種改變和替換，而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的精神。另外，可以做出許多修改以將特定情況適配到本實(shí)用新型的教義，而不會(huì)脫離在此描述的本實(shí)用新型中心概念。所以，本實(shí)用新型不受限于在此披露的特定實(shí)施例，但本實(shí)用新型可能還包括屬于本實(shí)用新型范圍的所有實(shí)施例及其等同物。