[發(fā)明專利]一種逆變器電路及其結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210379804.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN102882403A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜承潤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H01L23/367;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交直流轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三相逆變?nèi)珮虿⒙?lián)的逆變器電路及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著電力電子、電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，三相電機(jī)控制器在機(jī)電一體化、工業(yè)傳動(dòng)、機(jī)器人、新能源汽車、電動(dòng)場地車等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其近年來的新能源汽車用電機(jī)控制器，其控制電機(jī)的類型也是多種多樣，而對(duì)于電機(jī)供電離不開核心的功率逆變?nèi)珮虿糠郑β誓孀儾糠殖袚?dān)著重要角色，并要承受近600A的大電流。

針對(duì)上述情況全世界的半導(dǎo)體廠家及功率器件廠家推出了各種各樣的應(yīng)對(duì)方案，目前主要的成熟方案就是功率晶體管模塊，一種鋁基板上貼裝管芯，后通過綁定線引到端子上的封裝工藝，還有一種形式是在雙層電路鋁基板上貼裝分立的功率晶體管。

下面就目前的現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷及問題列舉說明：

功率模塊方案：

1.模塊價(jià)格高，同等容量的模塊的價(jià)格是分立晶體管價(jià)格的近2～4倍。

2.設(shè)計(jì)不靈活，結(jié)構(gòu)和參數(shù)受所選模塊限制。

3.可替換性差，性能穩(wěn)定的模塊廠家基本被國外壟斷，且封裝不統(tǒng)一，帶來采購風(fēng)險(xiǎn)。

4.驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的匹配調(diào)節(jié)受限，很難看到管芯的驅(qū)動(dòng)波形，給具體應(yīng)用帶來設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

雙層電路鋁基板貼裝分立方案：

1.成本較高，雙層電路鋁基板工藝較復(fù)雜，因此成本是單層電路鋁基板的約2倍，并且這部分成本是額外增加的。

2.質(zhì)量控制難，由于雙層電路鋁基板的工藝復(fù)雜性，容易造成一致性差、翹曲、分層等現(xiàn)象。

3.焊接易虛焊，由于功率晶體管是通過SMT技術(shù)表貼在鋁基板上的，由于雙層電路鋁基板的鍍錫面的平整性并非理想，加之焊接面較大等因素，晶體管底部容易存在氣穴，一旦有氣穴曾在，散熱和導(dǎo)電將受到嚴(yán)重影響，如通過X射線篩查，設(shè)備投入又將是不小的數(shù)目。

4.導(dǎo)熱性能差，由于功率晶體管的散熱面到散熱器之間的物質(zhì)依次有焊錫、頂層銅箔、導(dǎo)熱絕緣填充材料、底層銅箔、導(dǎo)熱絕緣填充材料、鋁基、導(dǎo)熱材料、最后到散熱器上，相當(dāng)于串聯(lián)了7種熱阻體，并且分布不一定均勻，使導(dǎo)熱系數(shù)大打折扣。

由此可以看出，目前市場上的逆變器技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、設(shè)計(jì)靈活、通用性好、質(zhì)量控制容易、電氣性能和導(dǎo)熱效果良好逆變器電路及其結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

包括晶體管，三相交流電的U、V、W接口、直流電的B+、B-接口，逆變器電路具有由晶體管構(gòu)成的三路電路，晶體管為MOSFET晶體管或IGBT晶體管；每一路電路由多個(gè)晶體管單元并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)晶體管單元包括兩個(gè)MOSFET晶體管，或兩個(gè)IGBT晶體管；當(dāng)為MOSFET晶體管時(shí)，一個(gè)晶體管的漏極和另一個(gè)晶體管的源極相連形成晶體管單元，晶體管單元剩余的漏極接B+接口，剩余的源極接地，三路電路中的各晶體管單元中相連的漏極和源極的公共結(jié)點(diǎn)相連接形成公共結(jié)點(diǎn)并分別連接至U、V、W接口；當(dāng)為IGBT晶體管時(shí)，一個(gè)晶體管的集電極和另一個(gè)晶體管的發(fā)射極相連形成晶體管單元，晶體管單元剩余的集電極接B+接口，剩余的發(fā)射極接地，三路電路中的各晶體管單元中相連的發(fā)射極和集電極的公共結(jié)點(diǎn)相連接形成公共結(jié)點(diǎn)并分別連接至U、V、W接口；B-接口接地。

三路電路中或者均為MOSFET晶體管，或者均為IGBT晶體管，各晶體管的參數(shù)及性能一致，三路電路的各路電路所包含的晶體管單元的數(shù)量相同。

U、V、W接口為輸出接口時(shí)，B+、B-接口為輸入接口，B+、B-接口接入直流電，U、V、W接口輸出三相交流電；U、V、W接口為輸如接口時(shí)，B+、B-接口為輸出接口，U、V、W接口接入三相交流電，B+、B-接口輸出直流電。

三路電路中的晶體管，當(dāng)為MOSFET晶體管時(shí)，每一路電路中源極接地的晶體管的柵極耦合形成節(jié)點(diǎn)，每一路電路中漏極接B+接口的晶體管的柵極耦合形成節(jié)點(diǎn)，三路電路共形成6個(gè)節(jié)點(diǎn)，6個(gè)節(jié)點(diǎn)分別與控制電路相連接，控制電路配置各個(gè)晶體管處于開關(guān)狀態(tài)，并控制各個(gè)晶體管的工作方式；當(dāng)為IGBT晶體管時(shí)，每一路電路中發(fā)射極接地的晶體管的柵極耦合形成節(jié)點(diǎn)，每一路電路中集電極接B+接口的晶體管的柵極耦合形成節(jié)點(diǎn)，三路電路共形成6個(gè)節(jié)點(diǎn)，6個(gè)節(jié)點(diǎn)分別與控制電路相連接，控制電路配置各個(gè)晶體管處于開關(guān)狀態(tài)，并控制各個(gè)晶體管的工作方式。

在B+接口與地之間具有直流母線電容，起到平滑電壓的作用。?