[發明專利]一種功率逆變器

無效

• 申請號: 201110458525.6
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102447401A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 杜國平;薄煜明;吳盤龍;王超塵;鄒衛軍;張捷;朱建良;王向民;陳帥
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/5387
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，特別是一種功率逆變器。。

背景技術

國內在大功率調速系統方面已做了不少研究工作，目前研究比較成熟的有晶閘管直流電機調速，晶閘管交交變頻調速，降壓-普通頻率-升壓的晶閘管變頻裝置等。這些裝置不但結構復雜，而且大多采用可控硅元件SCR或可關斷晶體管GTO作為開關元件，由于開關頻率只有幾百HZ，引起電機電流、轉矩的脈動，動態性能差等問題。此外此類系統網側諧波較大，對電網污染嚴重，尚需附加電網濾波裝置，使得系統成本增加。加上近年來國外產品的沖擊，國產大功率逆變器發展前景不容樂觀因此，研究大功率的高性能電機驅動器對于能源利用和我國的工業節能具有重要意義。

上個世紀80年代以來，可關斷晶體管GTO、雙極性晶體管BJT、以絕緣柵極雙極型晶體管IGBT、金屬氧化物半導體場效應管MOSFET為代表的開關器件得到長足的發展，伴隨著電力電子器件的飛速發展，尤其是以IGBT、MOSFET為代表的雙極性復合器件的驚人發展，使得電力電子器件正沿著大容量、高頻、易驅動、低損耗、智能模塊化的方向前進。伴隨著電力電子器件的飛速發展，大功率逆變器的發展也日趨高性能化。

在一些低壓應用場合中（如電動汽車、電動叉車等），車載直流供電電源為低電壓直流電源，通常只有幾十伏（如48V），這樣如要滿足實際系統功率的需求，功率逆變器的續流能力就要達到幾百安培（如600A）。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在的不足，提供了一種功率逆變器。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種功率逆變器，包括電路板、24個MOSFET開關元件、24個與MOSFET開關元件反向并聯的續流二極管、24個電解電容；將4個MOSFET開關元件并作一路功率開關器件，24個MOSFET開關元件分為6路功率開關器件，?6路功率開關器件之間為三相橋接連接；24個電解電容器分別并聯在24個MOSFET開關元件的漏極與源極之間；6路功率開關器件在電路板上呈對稱結構。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：一、結構較簡單，制作容易。本發明所采用的MOSFET開關元件、反向續流二極管等均為常規器件，且制作工藝較為簡單；二、本發明的逆變器續流能力更強。功率逆變器的輸出功率受限于逆變器的直流供電電壓等級與功率開關元件的過電流能力，本發明正是在現有蓄電池電壓等級的基礎上，用四個功率開關元件并聯代替單個功率開關元件，增強了功率逆變器續流能力。

附圖說明

圖1為功率逆變器電路板正面示意圖。

圖2為功率逆變器電路板反面示意圖。

圖3為功率逆變器的拓撲結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明作進一步詳細說明：

結合圖3，本發明一種功率逆變器，包括24個MOSFET開關元件11、24個反向續流二極管10、24個電解電容器9；將4個MOSFET開關元件11并作一路功率開關器件，24個MOSFET開關元件11分為6路功率開關器件，6路功率開關器件之間為三相橋接連接；24個反向續流二極管10分別并聯在24個MOSFET開關元件11的漏極與源極之間，24個電解電容器9分別并聯在24個MOSFET開關元件11的漏極與源極之間。

結合圖1、圖2，本發明一種功率逆變器，每1路元器件包括4個MOSFET開關元件7、4個反向續流二極管4、4個電解電容器1；其中，4個MOSFET開關元件7在空間上互差90°，呈圓形分布，且上橋臂的MOSFET開關元件7與外部電源的正極靠近，下橋臂的MOSFET開關元件7與外部電源的負極靠近；4個反向續流二極管4與MOSFET開關元件7之間就近并聯連接；4個電解電容器1與MOSFET開關元件7之間就近并聯連接；6路功率開關器件在電路板上呈對稱結構；信號插座5為外接控制信號的輸入端；

本發明一種功率逆變器，其MOSFET開關元件并聯的難點之一在于均流問題，影響電流分配的主要因素是MOSFET?開關元件的導通電阻Rds，當并聯各MOSFET開關元件導通電阻不匹配時，MOSFET開關元件所流過的電流與導通電阻成反比，導通電阻Rds最小的MOSFET開關元件將流過最大的電流，造成靜態漏極電流的不均，如果超過MOSFET開關元件的電流續流極限，就會非常危險；因此選作一路的4個MOSFET開關元件的導通電壓差需在0～0.1V內；

本發明一種功率逆變器，所述電路板6的背面覆蓋一層銅片8，在銅片8的表面覆上一層焊錫；通常銅箔導線的厚度為35微米，在每平方毫米銅箔導線上，適宜通過10-15A的電流，要使銅箔導線可以通過幾百安培的電流，就需要增加導線的截面積，也即增加導線的寬度與厚度；要增加導線的寬度，電路板面積必然增大，不能滿足實際電路板面積受限的要求；要增加導線的厚度，就需要在底板的銅箔上覆焊錫，但由于焊錫的熔點較低，當導線上長時間通過大電流時，焊錫會發熱融化，在重力的作用下從底板的銅箔上脫落，方法亦不可取；所以本發明提出一種根據電路板的布線走向，用線切割技術切出形狀與電路板銅箔導線形狀一致、厚度為2毫米的銅片，再用厚度為3毫米的焊錫將銅片覆于銅箔上，這樣導線的厚度將達5毫米，可適用于直流供電電壓在30-150V范圍內的，600A以下的續流要求。