一種基于XHP封裝的多并聯功率模組的制作方法

本實用新型涉及電力電子變換技術領域，特別是涉及一種基于XHP封裝的多并聯功率模組。

背景技術：

XHP封裝的IGBT是一款開發的新型模塊，電壓等級達到3300V，應用于新型的電力電子變換領域；風力發電，牽引變流器，電機傳動、UPS系統等熱門行業。

如圖1所示，傳統的多并聯功率模組存在以下問題：1、現有疊層母排2a設計及支撐電容組正負連接點的設計主要是根據所需要電容總量選擇適量的電容個數進行對稱設計，這種設計的外觀看似對稱，實際上線路雜散電感高及多并聯模組中單路IGBT回路的雜散電感相差較大，導致均流特性較差；2、疊層母排2a連接多個并聯的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，但是在正負之間形成的環路較大，容易造成環流，干擾信號和電源，且延伸式連接增加了線路的雜散電感，使得IGBT模組的關斷電壓VCE過高，對于擊穿IGBT的集射有一定風險；3、對于多并聯(4個及以上)驅動電路多以一塊驅動底板加多塊適配板進行線纜連接，此種連接方式線纜容易被IGBT經過的大電流產生的磁場干擾，屏蔽要求較高，同時線纜過長會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。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本實用新型的構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

技術實現要素：

本實用新型目的在于提出一種基于XHP封裝的多并聯功率模組，以解決上述現有技術存在的正負之間形成的環路較大，容易造成環流以及雜散電感大的技術問題。

為此，本實用新型提出一種基于XHP封裝的多并聯功率模組，包括支撐框架和設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、驅動控制模塊、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并聯的所述IGBT模塊提供穩定的母線電壓，所述驅動控制模塊驅動所述IGBT模塊關斷并通過輸出模塊進行輸出；所述疊層母排包括與所述IGBT模塊覆蓋式電連的第一正負極連接端，所述第一正負極連接端與所述疊層母排一體式設計，所述疊層母排設有所述第一正負極連接端的一側覆蓋于所述IGBT模塊上。

優選地，本實用新型還可以具有如下技術特征：

所述疊層母排包括與所述支撐電容組電連的第二正負極連接端，所述第二正負極連接端的排列方向設于所述第一正負極連接端的正極端與負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極層，所述第二正負極連接端的正負極和所述第一正負極連接端的正負極均分別通過螺紋緊固件與所述正極層和負極層對應連接。

所支撐電容組的電容的個數為多個并聯所述IGBT模塊的2-3倍。

所述驅動控制模塊通過一整塊門極板設置驅動電路，驅動多個并聯的所述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置在多個并聯所述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有用于所述IGBT模塊散熱的散熱器。

本實用新型與現有技術對比的有益效果包括：疊層母排與IGBT模塊采用覆蓋式連接，所述第一正負極連接端與所述疊層母排一體式設計，相比于傳統的延伸式連接線路，使得各個回路的環路面積更小，能更好的抑制干擾信號，同時減小了各回路中的雜散電感，降低VCE尖峰。

附圖說明

圖1是本實用新型現有的功率模塊的示意圖。

圖2是本實用新型實施例一、二和三的功率模塊的立體示意圖。

圖3是本實用新型實施例一、二和三的圖2的俯視圖。

圖4是本實用新型實施例一、二和三圖3的局部結構放大圖。

圖5是本實用新型實施例一、二和三的電路示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式并對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應用。

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

實施例一：

如圖2-4所示，本實施例提出了一種基于XHP封裝的多并聯功率模組，包括支撐框架10和設于所述支撐框架10上的電源直流輸入模塊30、支撐電容組20、疊層母排40、驅動控制模塊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為四個并聯的所述IGBT模塊60提供穩定的母線電壓，所述驅動控制模塊70驅動所述IGBT模塊60關斷并通過輸出模塊進行輸出；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極連接端42，所述第一正負極連接端42與所述疊層母排40一體式設計，所述疊層母排40設有所述第一正負極連接端42的一側覆蓋于所述IGBT模塊60上。

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

本實施例中，所述支撐框架10上還設有用于所述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上向外側延伸彎曲，方便接入電源用于測試。

本實施例中，通過支撐框架10用于支撐和組裝各個部件，連接成一個完整的功率模組，便于移動和安裝。

本實施例中，采用的IGBT模塊60為英飛凌新推的電壓等級為3300V的模塊，內部為一個半橋結構；

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的開關狀態由驅動控制模塊70(驅動電路5)進行控制，分別輸入互鎖驅動信號控制上下半橋的開通關斷并輸出交流電(AC-out)，同時提供過壓、欠壓、短路等保護功能，使IGBT模塊60不會因故障而損壞，并及時報出故障且安全的關斷IGBT模塊60。

實施例二：

如圖2-4所示，本實施例與實施例一的主要區別在于：所述疊層母排40包括與所述支撐電容組20電連的第二正負極連接端41，所述第二正負極連接端41的排列方向設于所述第一正負極連接端42的正極端與負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的電容的個數為多個并聯所述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極層，所述第二正負極連接端41的正負極和所述第一正負極連接端42的正負極均分別通過螺紋緊固件410與所述正極層和負極層對應連接。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的多個電容與疊層母排40連接的第二正負極連接端41的連線所在直線，虛線A實際并不存在，只是為了表示支撐電容組20的排列位置。虛線B為第一正負極連接端42的聯系所在直線，虛線B實際也不存在，只是示意。本實施例中，虛線A為虛線B的垂直平分線。

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

實施例三：

如圖2-4所示，本實施例與實施例一的主要區別在于：所述驅動控制模塊70為一整塊門極板71，通過一塊所述門極板71驅動四個并聯的所述IGBT模塊60。采用一整塊門極板71連接多個并聯IGBT模塊60，整板驅動可避免線纜連接造成門極掉電壓及信號受到磁場干擾，增強驅動信號的穩定性，且每個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從側面連接驅動底板可以減小連接線收到磁場干擾，通過給每個門極驅動信號加入推挽電路，盡量減小因PCB板上門極線的長短導致的門極的不一致，同時兼容軟關斷、過壓保護及短路保護等功能保障了并聯功率模組的安全運行。

所述輸出模塊為交流輸出銅排50，所述交流輸出銅排50的對稱式設置在多個并聯所述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。

本領域技術人員將認識到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實施例和附圖僅是用來描述一個或多個特定實施方式。

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