一种IGBT功率模块及变流器的制作方法

xiaoxiao2026-08-27  8


本申请涉及变流器,具体涉及一种igbt功率模块及变流器。


背景技术:

1、pcs(power conversion system)储能变流器,是连接储能电池系统和电网/负荷的双向电流可控转换装置,核心功能是控制储能电池的充电和放电过程进行交直流的变换。igbt功率模块作为pcs储能变流系统中能量变换和传输的核心组成,需要设置多个igbt(insulated gate bipolar transistor,绝缘栅双极型晶体管)、母排和电路板等,部件数量较多,若排布不太合理,会导致所需的连接件如母排、支架等长度大,材料利用率低,杂散电阻较高,将会影响到功率密度以及模块的使用效率,阻碍电流传输效率,影响模块的使用性能。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请实施例致力于提供一种igbt功率模块,整体排布紧密、结构紧凑,所需使用的母排数量少、尺寸短,使得杂散电阻小,模块的功率密度高,电流传输效率高,有效提高了模块的电学性能,旨在解决现有技术中因模块组件多、排布散乱而导致杂散电阻高,会阻碍电流传输效率、影响模块使用性能的问题。

2、本申请提供了一种igbt功率模块,包括第一模块和第二模块,所述第一模块包括第一液冷排和第一igbt组件,所述第二模块包括第二液冷排和第二igbt组件;

3、所述第一模块和所述第二模块沿第一方向排列设置,且所述第一液冷排的厚度方向和所述第二液冷排的厚度方向均与所述第一方向一致;

4、所述第一igbt组件至少设置在所述第一液冷排朝向所述第二液冷排的一侧,所述第二igbt组件至少设置在所述第二液冷排朝向所述第一液冷排的一侧,所述第一igbt组件和所述第二igbt组件通过母排相连接。

5、在一种可能的实施方式中,所述第一igbt组件包括输入部和输出部,所述输入部的输入端形成第一总输入端并通过第一输入母排与所述母排板相连,所述输入部的输出端通过第一连接母排与所述输出部的输入端相连,所述输出部的输出端形成第一总输出端并与总输出母排相连;所述第二igbt组件的第二总输入端通过第二输入母排与所述母排板或所述第一输入母排相连、第二总输出端通过第二连接母排与所述输出部的输入端或所述总输出母排相连。

6、在一种可能的实施方式中,所述第一igbt组包括第一输入部、第二输入部、第三输入部、第一输出部、第二输出部和第三输出部,各输入部和各输出部均至少包括一个igbt单体;

7、所述第一输入部、所述第二输入部和所述第三输入部在所述第一液冷排上沿第三方向排列设置,和/或,所述第一输入部、所述第二输入部和所述第三输入部在所述第一液冷排上沿所述第三方向排列;

8、所述第一连接母排包括第一分排、第二分排和第三分排,其中,所述第一输入部和所述第一输出部在所述第二方向上排列设置并通过所述第一分排相连,和/或,所述第二输入部和所述第二输出部在所述第二方向上排列设置并通过所述第二分排相连,和/或,所述第三输入部和所述第三输出部在所述第二方向上排列设置并通过所述第三分排相连。

9、在一种可能的实施方式中,所述第二igbt组件包括第四输入部、第五输入部和第六输入部,所述第二连接母排包括第四分排、第五分排和第六分排,所述第四输入部通过所述第四分排与所述第一输出部相连,所述第五输入部通过所述第五分排与所述第二输出部相连,所述第六输入部通过所述第六分排与所述第三输出部相连。

10、在一种可能的实施方式中,所述第一输入部和所述第一输出部之间具有间隔,所述第一分排的至少局部区域设置在该所述间隔内并与所述第一液冷排的表面相接触;

11、和/或,所述第二输入部和所述第二输出部之间具有间隔,所述第二分排的至少局部区域设置在该所述间隔内并与所述第一液冷排的表面相接触;

12、和/或,所述第三输入部和所述第三输出部之间具有间隔,所述第三分排的至少局部区域设置在该所述间隔内并与所述第一液冷排的表面相接触。

13、在一种可能的实施方式中,还包括电容模块,所述电容模块包括母排板和排列设置在所述母排板上的多个电容,所述电容模块位于所述第一液冷排和所述第二液冷排在第二方向上的一侧,或,所述电容模块和所述第一液冷排、所述第二液冷排在所述第一方向上排列设置。

14、在一种可能的实施方式中,还包括支撑架,所述支撑架包括第一固定板和支撑板;

15、所述第一液冷排连接在所述第一固定板的第一侧,所述第二液冷排通过所述支撑板与所述第一液冷排或所述第一固定板相连。

16、在一种可能的实施方式中,还包括电路板,所述支撑架还包括第二固定板,所述第二固定板通过连接柱和所述第一液冷排或所述第一固定板相连;所述第二固定板的第一侧和所述第一固定板的第一侧相对,所述电路板设置在所述第一固定板的第二侧或所述第二固定板的第二侧。

17、在一种可能的实施方式中,所述电容模块还包括罩盖各所述电容的罩壳,所述母排板铺盖在所述罩壳的腔口处,所述罩壳上开设有散热孔。

18、本申请还提供了一种变流器,包括柜体以及设置在所述柜体内并依次进行连接的直流熔断器、直流隔离开关、功率模块、电抗器、交流滤波电容和交流断路器,所述功率模块为如上任一项所述的igbt功率模块。

19、本申请提供的igbt功率模块,其具有两个液冷排,所有的igbt单体分布在这两个液冷排上形成了两个模块,两个模块近距离地相对设置,各igbt单体分布在两个液冷排相对的侧面上,相当于位于两个液冷排之间,距离近,便于连接,所需使用的母排数量少、长度短,使得杂散电阻小,电流传输效果高,能够提高整个功率模块的电学性能;同时,整个功率模块结构紧凑,占用空间小,便于在设备上进行布置;且,在结构紧凑的基础上还具有良好的散热效率,确保对igbt及时散热而进一步提高模块的电流传输效率和转流效率。

20、可见,本申请提供的igbt功率模块,整体排布紧密、结构紧凑,所需使用的母排数量少、尺寸短,使得模块杂散电阻小,模块的功率密度高,提高了模块的电流传输效率高,加之散热性能良好,也能提高模块电流传输效率,从而整体有效地提高了模块的电学性能,解决了现有技术中因模块组件多、排布散乱而导致杂散电阻高,会阻碍电流传输效率、影响模块使用性能的问题。



技术特征:

1.一种igbt功率模块,其特征在于,包括第一模块和第二模块,所述第一模块包括第一液冷排(1)和第一igbt组件(3),所述第二模块包括第二液冷排(2)和第二igbt组件(4);

2.如权利要求1所述的igbt功率模块,其特征在于,所述第一igbt组件(3)包括输入部和输出部,所述输入部的输入端形成第一总输入端并通过第一输入母排(5)与母排板(17)相连,所述输入部的输出端通过第一连接母排(9)与所述输出部的输入端相连,所述输出部的输出端形成第一总输出端并与总输出母排(8)相连;

3.如权利要求2所述的igbt功率模块,其特征在于,所述第一igbt组件包括第一输入部(31)、第二输入部(32)、第三输入部(33)、第一输出部(34)、第二输出部(35)和第三输出部(36),各输入部和各输出部均至少包括一个igbt单体;

4.如权利要求3所述的igbt功率模块,其特征在于,所述第二igbt组件(4)包括第四输入部(41)、第五输入部(42)和第六输入部(43),所述第二连接母排(7)包括第四分排(71)、第五分排(72)和第六分排(73),所述第四输入部(41)通过所述第四分排(71)与所述第一输出部(34)相连,所述第五输入部(42)通过所述第五分排(72)与所述第二输出部(35)相连,所述第六输入部(43)通过所述第六分排(73)与所述第三输出部(36)相连。

5.如权利要求3所述的igbt功率模块,其特征在于,所述第一输入部(31)和所述第一输出部(34)之间具有间隔,所述第一分排(91)的至少局部区域设置在该所述间隔内并与所述第一液冷排(1)的表面相接触;

6.如权利要求1所述的igbt功率模块,其特征在于,还包括电容模块,所述电容模块包括母排板(17)和排列设置在所述母排板(17)上的多个电容(10),所述电容模块位于所述第一液冷排(1)和所述第二液冷排(2)在第二方向上的一侧,或,所述电容模块和所述第一液冷排(1)、所述第二液冷排(2)在所述第一方向上排列设置。

7.如权利要求1所述的igbt功率模块,其特征在于,还包括支撑架,所述支撑架包括第一固定板(11)和支撑板(14);

8.如权利要求7所述的igbt功率模块,其特征在于,还包括电路板(15),所述支撑架还包括第二固定板(12),所述第二固定板(12)通过连接柱(13)和所述第一液冷排(1)或所述第一固定板(11)相连;所述第二固定板(12)的第一侧和所述第一固定板(11)的第一侧相对,所述电路板(15)设置在所述第一固定板(11)的第二侧或所述第二固定板(12)的第二侧。

9.如权利要求6所述的igbt功率模块,其特征在于,所述电容模块还包括罩盖各所述电容(10)的罩壳(16),所述母排板(17)铺盖在所述罩壳(16)的腔口处,所述罩壳(16)上开设有散热孔。

10.一种变流器,其特征在于,包括柜体(22)以及设置在所述柜体(22)内并依次进行连接的直流熔断器、直流隔离开关、igbt功率模块(18)、电抗器(20)、交流滤波电容和交流断路器(21),所述igbt功率模块为权利要求1-9任一项所述的igbt功率模块。


技术总结
本申请提供了一种IGBT功率模块及变流器。该模块包括第一模块和第二模块,第一模块包括第一液冷排和第一IGBT组件,第二模块包括第二液冷排和第二IGBT组件;第一模块和第二模块沿第一方向排列设置,且第一液冷排的厚度方向和第二液冷排的厚度方向均与第一方向一致;第一IGBT组件至少设置在第一液冷排朝向第二液冷排的一侧,第二IGBT组件至少设置在第二液冷排朝向第一液冷排的一侧,第一IGBT组件和第二IGBT组件通过母排相连接。该模块排布紧密、结构紧凑,杂散电阻小,功率密度高,占用空间小,利于在变流器的柜体内进行布置,且还具有良好的散热效率,确保对IGBT及时散热,提高模块的电流传输效率和转流效率。

技术研发人员:梁朝轩,张桂森,张志国
受保护的技术使用者:珠海冠宇微电池有限公司
技术研发日:20231230
技术公布日:2024/9/23
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