[發明專利]一種變流器功率模塊的配置方法

在審

• 申請號: 202210400164.8
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114825863A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 謝峰;周黨生;呂一航
• 申請（專利權）人: 深圳市禾望電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/42
• 代理公司: 深圳市鼎泰正和知識產權代理事務所(普通合伙) 44555
• 代理人: 繆太清

本發明公開了一種變流器功率模塊的配置方法，根據變流器需求對變流器功率模塊中開關器件和二極管的電流容量進行分解，得到二極管器件和開關器件的電流需求，通過二極管器件和開關器件的電流需求并根據器件配置策略進行器件組合配置得到所述變流器需要的功率模塊；該器件配置策略為：標準開關器件及純二極管器件進行配置、標準開關器件及純開關器件進行配置、多個組合器件進行配置；該變流器功率模塊的配置方法大幅提高功率半導體器件的電流利用率，減少開關器件或二極管器件在使用上的浪費，減少整體系統的成本，可以靈活應對不同應用場景的需求，配置功率模塊內部器件，減少整體系統開發工作量，提高生產效率，功率模塊的功率密度高。

技術領域

本發明涉及電力電子裝置技術領域，尤其涉及一種變流器功率模塊的配置方法。

背景技術

功率模塊是電力電子裝置中的核心部件，大型電力電子設備對功率等級和功率密度要求也越來越高，當前現有的功率器件為了滿足裝置的使用需求，需要對功率器件進行串聯或者并聯來實現設計需求。

當前電力電子電子設備常采用N個同規格同型號的器件進行并聯來實現開關容量的增加，并聯后得到的開關容量為單個器件的N倍。這種方案存在的一定的缺陷與不足，不同電力電子裝置對功率模塊的要求不一樣，如果用于拖動電機的變頻器，則二極管存在裕量過大和浪費，如果用在發電機整流側，則開關器件存在浪費。

當前普遍應用的IGBT模塊有Econodual、Primepack、IHM等，其中Econodual和Primepack封裝的IGBT模塊在工業界應用最為廣泛。這兩種模塊內部均為半橋結構，包括上下管IGBT和各自反并聯的二極管，圖1為Econodual模塊封裝及拓撲示意圖，其中010為4個與外部電路連接的功率端子，011為IGBT模塊封裝殼體，012為上橋IGBT芯片，013為上橋二極管芯片，上橋有3個IGBT芯片并聯和3個二極管芯片并聯，同時二極管與IGBT反并聯，014為上橋陶瓷基覆銅板；下橋布局和連接與上橋基本一致，015為下橋IGBT芯片，016為下橋二極管芯片，017為下橋陶瓷基覆銅板；上橋與下橋串聯組成標準半橋。常用IGBT模塊封裝，額定電壓一般為1200V、1700V，額定電流一般為300A、450A、600A、800A、1000A，其中IGBT和二極管電流能力相同。

圖2為CN201020172268.0一種IGBT功率模塊系統，功率模塊由多個IGBT并聯結合多個電容串并聯組合而成，其中IGBT采用4個標準的Econodual模塊并聯而成。圖3為CN200920131707.0一種功率模塊，其中IGBT采用3個同樣的模塊并聯而成。以上兩種功率模塊均采用標準的IGBT模塊，即內部IGBT和二極管電流能力為1:1配置，在純逆變或者純整流應用場景下，二極管或者IGBT電流能力存在浪費現象。

亟需一種可根據負載特性及變流器需求設計得到功率模塊對應的開關器件及二極管配置，芯片利用率高、成本低、功率模塊功率密度高的變流器功率模塊的配置方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種變流器功率模塊的配置方法，該變流器功率模塊的配置方法大幅提高功率半導體器件的電流利用率，減少開關器件或二極管器件在使用上的浪費，降低功率模塊的體積和重量，減少整體系統的成本，具有較高的經濟效益；可以靈活應對不同應用場景的需求，配置功率模塊內部器件，減少整體系統開發工作量，提高生產效率，功率模塊功率密度高。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種變流器功率模塊的配置方法，所述方法包括以下步驟：根據變流器需求對變流器功率模塊中開關器件和二極管的電流容量進行分解，得到二極管器件和開關器件的電流需求，通過二極管器件和開關器件的電流需求并根據器件配置策略進行器件組合配置得到所述變流器需要的功率模塊；所述器件配置策略采用標準開關器件、純二極管器件、純開關器件及組合器件，所述組合器件包括N個二極管器件及M個開關器件，該器件配置策略為：所述標準開關器件及所述純二極管器件進行配置、所述標準開關器件及所述純開關器件進行配置、多個組合器件進行配置；其中，N≠M。