本實用新型涉及電子開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變器功率單元的集成器件及電路板。

背景技術(shù)：

目前多單元串聯(lián)型高壓逆變器的功率單元都采用整流、濾波、逆變二象限主回路拓撲電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示，通過整流實現(xiàn)交-直變換，再通過IGBT實現(xiàn)直—交逆變變換，在直流電作為逆變器的供電電源時，濾波電容主要是吸收來自于逆變器向該電源索取的高幅值脈動電流，阻止其在該電源的阻抗上產(chǎn)生高幅值脈動電壓，使逆變器端的電源電壓波動保持在允許范圍。同時防止來自該電源的過電壓和瞬時過電壓對逆變器的影響。目前，如圖2所示，多單元串聯(lián)型高壓逆變器的功率單元整流、濾波、逆變?nèi)糠侄疾捎梅至⑵骷ㄟ^銅排母線進行搭接連線，形成二象限主回路。

上述主回路由于結(jié)構(gòu)自身的局限性，該方案有如下問題：

1)在直流電作為逆變器的供電電源時，由于這個直流電源需要通過直流母線與逆變器鏈接，直流母線自身阻抗的大小直接影響濾波電容的設(shè)計和效果。直流母線自身阻抗的大小取決于銅排母線的搭建，由于采用分離器件和結(jié)構(gòu)布局局限的原因，銅排母線自身阻抗就很大，而且該阻抗大小值很難測量和仿真設(shè)計，造成濾波電容的設(shè)計較難，存在不確定性。

2)由于采用分離器件和結(jié)構(gòu)布局的局限性原因，采用疊層母排搭建成的直流母線電流環(huán)路大，因而搭建出來的直流母線阻抗大。如圖3所示，在直流電源、H橋與負載形成的電流環(huán)路中，由于H橋采用分離器件，開關(guān)器件Q1、Q2、Q3、Q4之間的連接通過疊層母排連接，在器件Q1、Q2、Q3、Q4之間的連接銅排線路長，阻抗大，該阻抗產(chǎn)生的dv/dt和di/dt引起瞬間的過壓和過流，直接影響IGBT。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種逆變器功率單元的集成器件及電路板，旨在解決采用分離器件布局不合理以及分離器件之間采用疊層母排搭建成的直流母線電流環(huán)路大和阻抗大的問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，本實用新型第一方面提供一種逆變器功率單元的集成器件，所述集成器件包括基板，所述基板上沿第一方向依次排列設(shè)置整流模塊、第一IGBT模塊以及第二IGBT模塊，所述整流模塊、所述第一IGBT模塊以及所述第二IGBT模塊依次相連；

所述基板上與所述第一方向平行的第一側(cè)邊上依次設(shè)有與所述整流模塊連接的三相交流輸入端、與所述第一IGBT模塊連接的第一IGBT輸出端以及與所述第二IGBT模塊連接的第二IGBT輸出端；

所述基板上與所述第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊上設(shè)有與所述第一IGBT模塊對應(yīng)連接的第一IGBT輸入端和與所述第二IGBT模塊對應(yīng)連接的第二IGBT輸入端；

所述基板上與所述第一側(cè)邊和所述第二側(cè)邊相鄰且靠近所述整流模塊的第三側(cè)邊上設(shè)有第一直流正極端和第一直流負極端，所述第一直流正極端和所述第一直流負極端與所述整流模塊相連；

所述基板上與所述第三側(cè)邊相對的第四側(cè)邊上設(shè)有第二直流正極端和第二直流負極端，所述第二直流正極端和所述第二直流負極端與所述第二IGBT模塊相連。

結(jié)合第一方面，作為本實用新型的第一方面的第一種實施方式，所述整流模塊包括沿與所述第一方向依次排列設(shè)置的第一組二極管、第二組二極管以及第三組二極管，所述第一組二極管的第一端連接所述三相交流輸入端中的R相交流輸入端，所述第二組二極管的第一端連接所述三相交流輸入端中的S相交流輸入端，所述第三組二極管的第一端連接所述三相交流輸入端中的T相交流輸入端，所述第一組二極管的第二端、所述第二組二極管的第二端以及所述第三組二極管的第二端與所述第一直流正極端共接，所述第一組二極管的第三端、所述第二組二極管的第三端以及所述第三組二極管的第三端與所述第一直流負極端共接。

結(jié)合第一方面的第一種實施方式，作為本實用新型的第一方面的第二種實施方式，所述第一組二極管包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的陰極為所述第一組二極管的第二端，所述第一二極管的陽極與所述第二二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第一組二極管的第一端，所述第二二極管的陽極為所述第一組二極管的第三端；

所述第二組二極管包括第三二極管和第四二極管，所述第三二極管的陰極為所述第二組二極管的第二端，所述第三二極管的陽極與所述第四二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第二組二極管的第一端，所述第四二極管的陽極為所述第二組二極管的第三端；

所述第三組二極管包括第五二極管和第六二極管，所述第五二極管的陰極為所述第三組二極管的第二端，所述第五二極管的陽極與所述第六二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第三組二極管的第一端，所述第六二極管的陽極為所述第三組二極管的第三端。

結(jié)合第一方面，作為本實用新型的第一方面的第三種實施方式，所述第一IGBT模塊包括沿與所述第一方向依次排列設(shè)置的第一IGBT單元和第二IGBT單元，所述第一IGBT單元的第一端通過所述整流模塊連接所述第一直流正極端，所述第一IGBT單元的第一端并通過所述第二IGBT模塊連接所述第二直流正極端，所述第一IGBT單元的第二端連接所述第一IGBT輸入端中的第一輸入端，所述第一IGBT單元的第三端與接第二IGBT單元的第一端共接并連接所述第一IGBT輸出端以及所述第一IGBT輸入端中的第二輸入端，所述第二IGBT單元的第二端連接所述第一IGBT輸入端中的第三輸入端，所述第二IGBT單元的第三端通過所述整流模塊連接所述第一直流負極端，所述第二IGBT單元的第三端并通過所述第二IGBT模塊連接所述第二直流負極端，所述第二IGBT單元的第三端并連接所述第一IGBT輸入端中的第四輸入端。

結(jié)合第一方面的第三種實施方式，作為本實用新型的第一方面的第四種實施方式，所述第一IGBT單元包括第一IGBT和第一二極管，所述第一IGBT的集電極和所述第一二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第一IGBT單元的第一端，所述第一IGBT的柵極為所述第一IGBT單元的第二端，所述第一IGBT的發(fā)射極與所述第一二極管的陽極共接并構(gòu)成所述第一IGBT單元的第三端；

所述第二IGBT單元包括第二IGBT和第二二極管，所述第二IGBT的集電極和所述第二二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第二IGBT單元的第一端，所述第二IGBT的柵極為所述第二IGBT單元的第二端，所述第二IGBT的發(fā)射極與所述第二二極管的陽極共接并構(gòu)成所述第二IGBT單元的第三端。

結(jié)合第一方面的第三種實施方式，作為本實用新型的第一方面的第五種實施方式，所述第二IGBT模塊包括沿與所述第一方向依次排列設(shè)置的第三IGBT單元和第四IGBT單元，所述第三IGBT單元的第一端連接所述第一IGBT單元的第一端，所述第三IGBT單元的第二端連接所述第二IGBT輸入端中的第一輸入端，所述第三IGBT單元的第三端與所述第四IGBT單元的第一端共接并連接所述第二IGBT輸出端和所述第二IGBT輸入端中的第二輸入端，所述第四IGBT單元的第二端連接所述第二IGBT輸入端中的第三輸入端，所述第四IGBT單元的第三端連接所述第二IGBT輸入端中的第四輸入端。

結(jié)合第一方面的第五種實施方式，作為本實用新型的第一方面的第六種實施方式，所述第二IGBT單元包括第三IGBT和第三二極管，所述第三IGBT的集電極和所述第三二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第三IGBT單元的第一端，所述第三IGBT的柵極為所述第三IGBT單元的第二端，所述第三IGBT的發(fā)射極與所述第三二極管的陽極共接并構(gòu)成所述第三IGBT單元的第三端；

所述第四IGBT單元包括第四IGBT和第四二極管，所述第四IGBT的集電極和所述第四二極管的陰極共接并構(gòu)成所述第四IGBT單元的第一端，所述第四IGBT的柵極為所述第四IGBT單元的第二端，所述第四IGBT的發(fā)射極與所述第四二極管的陽極共接并構(gòu)成所述第四IGBT單元的第三端。

結(jié)合第一方面，作為本實用新型的第一方面的第七種實施方式，所述整流模塊、所述第一IGBT模塊以及所述第二IGBT模塊之間通過覆銅和鉚接引線連接。

本實用新型第二方面提供一種電路板，所述電路板包括上述第一方面及其第一種實施方式至第七種實施方式所述的逆變器功率單元的集成器件和濾波電容模塊，所述濾波電容模塊連接所述第一直流正極端、所述第一直流負極端、所述第二直流正極端以及所述第二直流負極端。

結(jié)合第二方面，作為本實用新型的第二方面的第一種實施方式，所述電路板上還設(shè)有控制模塊，所述控制板設(shè)于所述電路板上的控制區(qū)，所述控制模塊連接所述第一IGBT輸入端和所述第二IGBT輸入端。

本實用新型一種逆變器功率單元的集成器件即電路板，將整流模塊、第一IGBT模塊以及第二IGBT模塊在基板上進行封裝，通過合理設(shè)計排列方式以及所連接的輸入輸出端口，可以實現(xiàn)減小直流母線環(huán)電流回路，降低直流母線回路中阻抗，從而降低因直流母線中阻抗的dv/dt和di/dt引起瞬間的過壓和過流造成對IGBT的不利影響，同時，整流電路和H橋逆變電路實現(xiàn)整體化封裝，可以更好實現(xiàn)采用印制板電路代替疊層母排，簡化功率單元主回路結(jié)構(gòu)設(shè)計。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種功率單元的電路圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種功率單元的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種功率單元的電路圖；

圖4是本實用新型一種實施例提供的逆變器功率單元的集成器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型一種實施例提供的逆變器功率單元的集成器件的結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實用新型一種實施例提供的逆變器功率單元的集成器件的電路圖；

圖7是本實用新型另一種實施例提供的一種電路板的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

為了說明本實用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進行說明。

本實用新型實施例一提供一種逆變器功率單元的集成器件，如圖4至圖6所示，集成器件包括基板，基板上沿第一方向依次排列設(shè)置整流模塊101、第一IGBT模塊102以及第二IGBT模塊103，整流模塊101、第一IGBT模塊102以及第二IGBT模塊103依次相連；

基板上與第一方向平行的第一側(cè)邊上依次設(shè)有與整流模塊101連接的三相交流輸入端11、與第一IGBT模塊102連接的第一IGBT輸出端12以及與第二IGBT模塊103連接的第二IGBT輸出端13；

基板上與第一側(cè)邊相對的第二側(cè)邊上設(shè)有與第一IGBT模塊102對應(yīng)連接的第一IGBT輸入端18和與第二IGBT模塊103對應(yīng)連接的第二IGBT輸入端19；

基板上與第一側(cè)邊和第二側(cè)邊相鄰且靠近整流模塊101的第三側(cè)邊上設(shè)有第一直流正極端16和第一直流負極端17，第一直流正極端16和第一直流負極端17與整流模塊101相連；

基板上與第三側(cè)邊相對的第四側(cè)邊上設(shè)有第二直流正極端14和第二直流負極端15，第二直流正極端14和第二直流負極端15與第二IGBT模塊103相連。

對于整流模塊101，可以采用二極管組成的陣列實現(xiàn)，作為一種實施方式，具體的，整流模塊101包括沿與第一方向依次排列設(shè)置的第一組二極管121、第二組二極管122以及第三組二極管123，第一組二極管121的第一端連接三相交流輸入端11中的R相交流輸入端，第二組二極管122的第一端連接三相交流輸入端11中的S相交流輸入端，第三組二極管123的第一端連接三相交流輸入端11中的T相交流輸入端，第一組二極管121的第二端、第二組二極管122的第二端以及第三組二極管123的第二端與第一直流正極端16共接，第一組二極管121的第三端、第二組二極管122的第三端以及第三組二極管123的第三端與第一直流負極端17共接。

其中，第一組二極管121包括第一二極管D1和第二二極管D2，第一二極管D1的陰極為第一組二極管121的第二端，第一二極管D1的陽極與第二二極管D2的陰極共接并構(gòu)成第一組二極管121的第一端，第二二極管D2的陽極為第一組二極管121的第三端；

第二組二極管122包括第三二極管D3和第四二極管D4，第三二極管D3的陰極為第二組二極管122的第二端，第三二極管D3的陽極與第四二極管D4的陰極共接并構(gòu)成第二組二極管122的第一端，第四二極管D4的陽極為第二組二極管122的第三端；

第三組二極管123包括第五二極管D5和第六二極管D6，第五二極管D5的陰極為第三組二極管123的第二端，第五二極管D5的陽極與第六二極管D6的陰極共接并構(gòu)成第三組二極管123的第一端，第六二極管D6的陽極為第三組二極管123的第三端。

對于第一IGBT模塊102，具體的，第一IGBT模塊102包括沿與第一方向依次排列設(shè)置的第一IGBT單元124和第二IGBT單元125，第一IGBT單元124的第一端通過整流模塊101連接第一直流正極端16，第一IGBT單元124的第一端并通過第二IGBT模塊103連接第二直流正極端14，第一IGBT單元124的第二端連接第一IGBT輸入端18中的第一輸入端，第一IGBT單元124的第三端與接第二IGBT單元125的第一端共接并連接第一IGBT輸出端12以及第一IGBT輸入端18中的第二輸入端，第二IGBT單元125的第二端連接第一IGBT輸入端18中的第三輸入端，第二IGBT單元125的第三端通過整流模塊101連接第一直流負極端17，第二IGBT單元125的第三端并通過第二IGBT模塊103連接第二直流負極端15，第二IGBT單元125的第三端并連接第一IGBT輸入端18中的第四輸入端。

第一IGBT單元124包括第一IGBT和第一二極管D1，第一IGBT的集電極和第一二極管D1的陰極共接并構(gòu)成第一IGBT單元124的第一端，第一IGBT的柵極為第一IGBT單元124的第二端，第一IGBT的發(fā)射極與第一二極管D1的陽極共接并構(gòu)成第一IGBT單元124的第三端；

第二IGBT單元125包括第二IGBT和第二二極管D2，第二IGBT的集電極和第二二極管D2的陰極共接并構(gòu)成第二IGBT單元125的第一端，第二IGBT的柵極為第二IGBT單元125的第二端，第二IGBT的發(fā)射極與第二二極管D2的陽極共接并構(gòu)成第二IGBT單元125的第三端。

第二IGBT模塊103包括沿與第一方向依次排列設(shè)置的第三IGBT單元126和第四IGBT單元127，第三IGBT單元126的第一端連接第一IGBT單元124的第一端，第三IGBT單元126的第二端連接第二IGBT輸入端19中的第一輸入端，第三IGBT單元126的第三端與第四IGBT單元127的第一端共接并連接第二IGBT輸出端13和第二IGBT輸入端19中的第二輸入端，第四IGBT單元127的第二端連接第二IGBT輸入端19中的第三輸入端，第四IGBT單元127的第三端連接第二IGBT輸入端19中的第四輸入端。

第二IGBT單元125包括第三IGBT和第三二極管D3，第三IGBT的集電極和第三二極管D3的陰極共接并構(gòu)成第三IGBT單元126的第一端，第三IGBT的柵極為第三IGBT單元126的第二端，第三IGBT的發(fā)射極與第三二極管D3的陽極共接并構(gòu)成第三IGBT單元126的第三端；

第四IGBT單元127包括第四IGBT和第四二極管D4，第四IGBT的集電極和第四二極管D4的陰極共接并構(gòu)成第四IGBT單元127的第一端，第四IGBT的柵極為第四IGBT單元127的第二端，第四IGBT的發(fā)射極與第四二極管D4的陽極共接并構(gòu)成第四IGBT單元127的第三端。

整流模塊101、第一IGBT模塊102以及第二IGBT模塊103之間通過覆銅和鉚接引線連接。

本實用新型一種逆變器功率單元的集成器件，將整流模塊101、第一IGBT模塊102以及第二IGBT模塊103在基板上進行封裝，通過合理設(shè)計排列方式以及所連接的輸入輸出端口，可以實現(xiàn)減小直流母線環(huán)電流回路，降低直流母線回路中阻抗，從而降低因直流母線中阻抗引起的dv/dt和di/dt造成對IGBT的不利影響，同時，整流電路和H橋逆變電路實現(xiàn)整體化封裝，可以更好實現(xiàn)采用印制板電路代替疊層母排，簡化功率單元主回路結(jié)構(gòu)設(shè)計。

本實用新型另一種實施例提供一種電路板，電路板包括上述實施例提供的逆變器功率單元的集成器件和濾波電容模塊131，濾波電容模塊連接第一直流正極端16、第一直流負極端17、第二直流正極端14以及第二直流負極端15。

電路板上還設(shè)有控制模塊，控制板設(shè)于所述電路板上的控制區(qū)133，控制模塊連接第一IGBT輸入端18和第二IGBT輸入端19。

濾波電容模塊131采用400V電容3串N并，電容串聯(lián)通過印制板上的覆銅把電容正負極串聯(lián)起來，電容并聯(lián)在覆銅的電流正極輸入端DC+、電流正極輸出端DC-上，印制板采用4層板，電流正極輸入端DC+與電流正極輸出端DC-覆銅母排采用重疊走線。由于DC+/DC-采用了疊層母排技術(shù)，電流環(huán)回路1面積最小，母線雜散電感最小，從而大大降低了母排中的dv/dt和di/dt。

如圖7所示，濾波電容模塊與集成器件之間留有足夠的空間，該區(qū)域為功率單元主回路的輸入R/S/T、輸出ACO/ACI接線區(qū)間；為了便于走線，接線端子采用錯開方式。器件左右兩邊PCN板直走DC+/DC-覆銅而沒有布局器件，便于輸入R/S/T、輸出ACO/ACI線的走線。

如圖7所示，器件下部為開關(guān)電源、檢測采樣以及IGBT驅(qū)動電路的控制器區(qū)133，整個PCN板包含了開關(guān)電源、檢測采樣、IGBT驅(qū)動以及住拓撲回路電路部分，主回路母排通過PCN板的覆銅疊層母線實現(xiàn)，使其功率單元結(jié)構(gòu)大大簡單化、通用化，整個功率單元只需要該PCN電路板和功率單元控制板，而這采用軟線連接，簡單可靠。同時，高、低壓部分分開布局，大大提高了產(chǎn)品的抗EMC能力，提高了產(chǎn)品可靠性。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。