專利名稱：電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為大功率橋式逆變電路中開關(guān)管IGBT直流電源連接端提供低電感的連接端子，且將橋式逆變電路中的開關(guān)管IGBT兩端并聯(lián)的電容集成在一起的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法。
背景技術(shù)：
電能是目前人類生產(chǎn)和生活中最重要的一種能源形式。合理、高效、精確和方便地利用電能是人類所面臨的重大問題。采用電力電子技術(shù)的電源裝置給電能的利用帶來了 革命。在世界范圍內(nèi)，用電總量中經(jīng)過電力電子裝置變換和調(diào)節(jié)的比例已經(jīng)成為衡量用電水平的重要指標(biāo)，這對電源技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)，總的來說，對各種各樣的電源裝置提出的技術(shù)要求中，除了穩(wěn)定性、可靠性、精確性、高效率等方面的要求外，小型化和輕量化也是十分迫切的需求，目前解決小型化和輕量化的主要手段是提高電源裝置的開關(guān)頻率，可以減小磁性元件和濾波元件的體積和重量，但隨著開關(guān)頻率的提高，功率母線上的寄生電感對功率模塊的影響也越來越大，因此，如何減少功率母線上的寄生電感是又一迫切需要解決的問題。對于電源裝置逆變電路的中，主電路的設(shè)計是非常關(guān)鍵的，既要解決直流側(cè)輸人電壓高而電解電容耐壓不夠的問題，又要減小功率母線上的寄生電感，降低功率模塊開關(guān)過程中產(chǎn)生的過電壓。本發(fā)明提供的一種高壓疊層母線，能很好地解決以上問題。高壓疊層母線中連接有電解電容，通過母線排將電容串聯(lián)后再并聯(lián)起來接到逆變電路直流側(cè)電壓輸人端，滿足高電壓對電解電容耐壓的要求，同時大大減小了母線上的寄生電感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題如何利用銅母線排、絕緣材料和電容組成高電壓低電感疊層母線排，為功率模塊提供低電感的連接端子。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，包括包括第一絕緣層、第一銅排、第二絕緣層、第二銅排、第三絕緣層、第三銅排、第四絕緣層、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第十五電容和第十六電容組成；第一銅排為輸入端，即接電源的正極端，第一銅排的上表面與第一絕緣層連接，第一銅排的下表面與第二絕緣層連接；第二銅排為電連接層，第二銅排的上表面與第二絕緣層連接，這樣使第二銅排與第一銅排完全電隔離，第二銅排的下表面與第三絕緣層連接，這樣使第二銅排與第三銅排完全電隔離；第三銅排為輸出端，即接電源的負(fù)極端，其下表面與第四絕緣層連接。第一絕緣層、第二絕緣層、第三絕緣層、第四絕緣層均為DMD材料；第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第十五電容和第十六電容均為電解電容。
第一電容的正極端與第一銅排連接，第一電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第二電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第二電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第一電容和第二電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。 第三電容的正極端與第一銅排連接，第三電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第四電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第四電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第三電容和第四電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第五電容的正極端與第一銅排連接，第五電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第六電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第六電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第五電容和第六電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第七電容的正極端與第一銅排連接，第七電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第八電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第八電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第七電容和第八電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第九電容的正極端與第一銅排連接，第九電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第九電容和第十電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第H 電容的正極端與第一銅排連接，第H 電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十二電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十二電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第十一電容和第十二電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第十三電容的正極端與第一銅排連接,第十三電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十四電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十四電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第十三電容和第十四電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第十五電容的正極端與第一銅排連接,第十五電容的負(fù)極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十六電容的正極端穿過第一銅排與第二銅排連接，第十六電容的負(fù)極端分別穿過第一銅排和第二銅排再與第三銅排連接，這樣第十五電容和第十六電容串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。本發(fā)明具有積極的效果(I)本發(fā)明的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，將電容集成在母線排中，且通過母線排實(shí)現(xiàn)電容的串并聯(lián)，提高了電容耐壓要求和容量要求，縮短了電容與母線的連接導(dǎo)線長度，減小了寄生電感。(2)本發(fā)明的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，采用三層銅排并聯(lián)安裝，銅排間采用DMD材料絕緣，大大降低了母線排的寄生電感，降低了功率模塊由于開關(guān)快速通斷和寄生電感的存在而使功率模塊兩端產(chǎn)生過高電壓，提高了功率模塊可靠性。


圖1為實(shí)施例I的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法母線疊層結(jié)構(gòu)圖。I-第一絕緣層，2-第一銅導(dǎo)體，3--第二絕緣層，4-第二銅導(dǎo)體，5--第三絕緣層，6—第三銅導(dǎo)體，7—第四絕緣層。圖2為實(shí)施例I的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法電容排列圖。8—第一電容，9—第二電容，10—第三電容，11—第四電容，12—第五電容，13—第六電容，14—第七電容，15—第八電容，16—第九電容，17—第十電容，18—第i^一電容，19—第十二電容，20—第十三電容，21—第十四電容，22—第十五電容，23—第十六電容。圖3為實(shí)施例I的第一絕緣層。圖4為實(shí)施例I的第一銅導(dǎo)體。圖5為實(shí)施例I的第二絕緣層。圖6為實(shí)施例I的第二銅導(dǎo)體。圖7為實(shí)施例I的第三絕緣層。圖8為實(shí)施例I的第三銅導(dǎo)體。圖9為實(shí)施例I的第四絕緣層。
具體實(shí)施例方式見圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，本實(shí)施例的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，包括第一絕緣層I、第一銅排2、第二絕緣層3、第二銅排4、第三絕緣層5、第三銅排6、第四絕緣層7、第一電容8、第二電容9、第三電容10、第四電容11、第五電容12、第六電容13、第七電容14、第八電容15、第九電容16、第十電容17、電容I 18、第十二電容19、第十三電容20、第十四電容21、第十五電容22和第十六電容23組成；第一銅排2為輸入端，即接電源的正極端，第一銅排2的上表面與第一絕緣層I連接，第一銅排2的下表面與第二絕緣層2連接；第二銅排4為電連接層，第二銅排4的上表面與第二絕緣層3連接，這樣使第二銅排4與第一銅排2完全電隔離，第二銅排4的下表面與第三絕緣層5連接，這樣使第二銅排4與第三銅排6完全電隔離；第三銅排6為輸出端，即接電源的負(fù)極端，其下表面與第四絕緣層7連接。第一絕緣層I、第二絕緣層3、第三絕緣層5、第四絕緣層7均為DMD材料，厚度為O. 25毫米，DMD材料本身自帶粘合劑受熱后融化將粘貼在銅排上。第一電容8、第二電容9、第三電容10、第四電容11、第五電容12、第六電容13、第七電容14、第八電容15、第九電容16、第十電容17、第i^一電容18、第十二電容19、第十三電容20、第十四電容21、第十五電容22和第十六電容23均為電解電容，本實(shí)施例中第一電容到第十六電容容量均為4700微法，額定電壓為470VDC，組成耐壓值為940VDC，容量為18800微法的大電容器。第一電容8的正極端與第一銅排2連接，第一電容8的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第二電容9的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第二電容9的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第一電容8和第二電容9串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第三電容10的正極端與第一銅排2連接，第三電容10的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第四電容11的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第四電容11的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第三電容10和第四電容11串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第五電容12的正極端與第一銅排2連接，第五電容12的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第六電容13的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第六電容13的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第五電容12和第六電容13串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第七電容14的正極端與第一銅排2連接，第七電容14的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第八電容15的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第八電容15的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第七電容14和第八電容15串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第九電容16的正極端與第一銅排2連接，第九電容16的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十電容17的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十電容17的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第九電容16和第十電容17串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第電容18的正極端與第一銅排2連接,第^ 電容18的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十二電容19的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十二電容19的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第i^一電容18和第十二電容19串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第十三電容20的正極端與第一銅排2連接，第十三電容20的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十四電容21的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十四電容21的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第十三電容20和第十四電容21串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第十五電容22的正極端與第一銅排2連接，第十五電容22的負(fù)極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十六電容23的正極端穿過第一銅排2與第二銅排4連接，第十六電容23的負(fù)極端分別穿過第一銅排2和第二銅排4再與第三銅排6連接，這樣第十五電容22和第十六電容23串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。第一銅排2、第二銅排4和第三銅排6厚度均為I毫米。為了便于電容與銅排連接在銅排和絕緣層上開有大小不同的孔，電容與銅排之間通過螺釘固定。
權(quán)利要求
1.電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法及其連接方法，其特征在于，包括第一絕緣層(I)、第一銅排(2)、第二絕緣層(3)、第二銅排(4)、第三絕緣層(5)、第三銅排(6)、第四絕緣層(7)、第一電容(8)、第二電容(9)、第三電容(10)、第四電容(11)、第五電容(12)、第六電容(13)、第七電容(14)、第八電容(15)、第九電容(16)、第十電容(17)、電容I (18)、第十二電容(19)、第十三電容(20)、第十四電容(21)、第十五電容(22)和第十六電容(23)組成；第一銅排(2)為輸入端，即接電源的正極端，第一銅排(2)的上表面與第一絕 緣層(I)連接，第一銅排(2)的下表面與第二絕緣層(2)連接；第二銅排(4)為電連接層，第二銅排(4)的上表面與第二絕緣層(3)連接，這樣使第二銅排(4)與第一銅排(2)完全電隔離，第二銅排(4)的下表面與第三絕緣層(5)連接，這樣使第二銅排(4)與第三銅排(6)完全電隔離；第三銅排(6)為輸出端，即接電源的負(fù)極端，其下表面與第四絕緣層(7)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第一絕緣層(I)、第二絕緣層(3)、第三絕緣層(5)、第四絕緣層(7)均為DMD材料；第一電容(8)、第二電容(9)、第三電容(10)、第四電容(11)、第五電容(12)、第六電容(13)、第七電容(14)、第八電容(15)、第九電容(16)、第十電容(17)、第i^一電容(18)、第十二電容(19)、第十三電容(20)、第十四電容(21)、第十五電容(22)和第十六電容(23)均為電解電容。
3.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第一電容(8)的正極端與第一銅排(2)連接，第一電容(8)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第二電容(9)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第二電容(9)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第一電容(8)和第二電容(9)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
4.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第三電容(10)的正極端與第一銅排(2)連接，第三電容(10)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第四電容(11)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第四電容(11)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第三電容(10)和第四電容(11)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
5.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第五電容(12)的正極端與第一銅排(2)連接，第五電容(12)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第六電容(13)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第六電容(13)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第五電容(12)和第六電容(13)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
6.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第七電容(14)的正極端與第一銅排(2)連接，第七電容(14)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第八電容(15)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第八電容(15)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第七電容(14)和第八電容(15)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
7.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第九電容(16)的正極端與第一銅排(2)連接，第九電容(16)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十電容(17)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十電容(17)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第九電容(16)和第十電容(17)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
8.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第i 電容(18)的正極端與第一銅排(2)連接,第^ 電容(18)的負(fù)極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十二電容(19)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十二電容(19)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第十一電容(18)和第十二電容(19)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
9.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于,第十三電容(20)的正極端與第一銅排(2)連接,第十三電容(20)的負(fù)極端穿過第一銅排⑵與第二銅排⑷連接，第十四電容(21)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十四電容(21)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第十三電容(20)和第十四電容(21)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
10.如權(quán)利要求I所述的電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，其特征在于，第十五電容(22)的正極端與第一銅排(2)連接,第十五電容(22)的負(fù)極端穿過第一銅排⑵與第二銅排⑷連接，第十六電容(23)的正極端穿過第一銅排(2)與第二銅排(4)連接，第十六電容(23)的負(fù)極端分別穿過第一銅排(2)和第二銅排(4)再與第三銅排(6)連接，這樣第十五電容(22)和第十六電容(23)串聯(lián)在一起，再并聯(lián)在電源的正負(fù)極端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容集成型高壓低電感疊層母線排及其連接方法，包括第一絕緣層、第一銅排、第二絕緣層、第二銅排、第三絕緣層、第三銅排、第四絕緣層、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第十五電容和第十六電容組成；通過母線排將電容串聯(lián)后再并聯(lián)起來接到逆變電路直流側(cè)電壓輸人端，滿足高電壓對電解電容耐壓的要求，同時大大減小了母線上的寄生電感。
文檔編號H02M7/48GK102624265SQ201110036399
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者王敏慧, 黃磊 申請人:江蘇清能電源有限公司