[實用新型]三電平功率模塊及變頻器

有效

• 申請號: 201720450864.2
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN206922654U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 朱寶軍
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川技術有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H05K7/20
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本實用新型涉及功率模塊領域，更具體地說，涉及一種三電平功率模塊及變頻器。

背景技術

功率模塊是中高壓大電流三電平四相限變頻器整機中的核心部件。如圖1所述，上述功率模塊通常由四個半導體開關元件11、12、13、14及集成有兩個二極管的整流二極管器件15構成，上述半導體開關元件通常采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。作為功率模塊中的關鍵器件的半導體開關元件11、12、13、14的載流能力是否被合理充分利用，決定了產品的競爭力，而載流能力往往受限于電氣連接母排的雜散電感。

如圖2所示，是具有四個半導體開關元件11、12、13、14和兩個整流二極管器件15的功率模塊的結構示意圖。在該功率模塊中，四個半導體開關元件11、12、13、14和兩個整流二極管器件15以梅花形平面分布在散熱器16上，功率模塊內部的相互換流通過疊層母排實現。

然而，上述功率模塊中，由于半導體開關元件11、12、13、14和整流二極管器件15的位置關系，使得內部換流回路整體較長，如圖3-6所示，從而導致雜散電感值比較大，其中圖3示出了流經半導體開關元件11以及整流二極管器件15的第一二極管的換流回路；圖4示出了流經半導體開關元件14以及整流二極管器件15的第二二極管的換流回路；圖5示出了流經半導體開關元件12、13、14以及整流二極管器件15的第一二極管的換流回路；圖6示出了流經半導體開關元件11、12、13以及整流二極管器件15的第二二極管的換流回路。并且上述功率模塊還存在布局空間浪費的問題(例如整流二極管的上下側具有較大的無效空間)，降低了整個功率模塊的功率密度。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述功率模塊雜散電感較大、布局空間浪費的問題，提供一種新的三電平功率模塊及變頻器。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種三電平功率模塊，包括散熱器、第一半導體開關元件、第二半導體開關元件、第三半導體開關元件、第四半導體開關元件以及一個整流二極管元件，其中：所述第一半導體開關元件、第二半導體開關元件貼于散熱器的第一側散熱面，所述第三半導體開關元件、第四半導體開關元件以及整流二極管元件貼于散熱器的第二側散熱面。

在本實用新型所述的三電平功率模塊中，所述散熱器的寬度與所述第一半導體開關元件的寬度匹配。

在本實用新型所述的三電平功率模塊中，所述第一半導體開關元件、所述第二半導體開關元件、所述第三半導體開關元件、所述第四半導體開關元件以及所述整流二極管元件之間通過疊層設置的P直流銅排、N直流銅排、O直流銅排、L交流銅排、第一連接銅排以及第二連接銅排電連接。

在本實用新型所述的三電平功率模塊中，所述P直流銅排、所述N直流銅排、所述O直流銅排、所述L交流銅排的出線端位于同一平面。

在本實用新型所述的三電平功率模塊中，所述第一半導體開關元件、所述第二半導體開關元件、所述第三半導體開關元件、所述第四半導體開關元件分別為絕緣柵雙極型晶體管；

在所述散熱器的第一側散熱面，所述整流二極管元件、所述第三半導體開關元件以及所述第四半導體開關元件依次排列為直線形；在所述散熱器的第二側散熱面，所述第二半導體開關元件和所述第一半導體開關元件依次排列。

在本實用新型所述的三電平功率模塊中，所述整流二極管元件包括第一二極管和第二二極管；

所述第二連接銅排位于所述第三半導體開關元件、所述第四半導體開關元件以及所述整流二極管元件的上方并分別與所述第二二極管的陽極、所述第三半導體開關元件的發射極和所述第四半導體開關元件的集電極電連接；

所述第一連接銅排從所述整流二極管元件的上方彎折到達所述第一半導體開關元件和所述第二半導體開關元件的上方，并分別與所述第一二極管的陰極、所述第一半導體開關元件的發射極和所述第二半導體開關元件的集電極電連接；

所述L交流銅排疊于所述第一連接銅排和所述第二連接銅排的外層，并與所述第二半導體開關元件的發射極和所述第三半導體開關元件的集電極電連接；

所述O直流銅排疊于所述L交流銅排的外層，并與所述第一二極管的陽極和所述第二二極管的陰極電連接；

所述N直流銅排疊于所述O直流銅排的外層，并與所述第四半導體開關元件的發射極電連接；

所述P直流銅排疊于所述第二連接銅排及L交流銅排的外層，并與所述第一半導體開關元件的集電極電連接。