桥臂模块、功率变换电路和功率变换系统技术方案

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换系统。该桥臂模块的拓扑结构中包括多个功率器件；并且，各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；与现有技术相比，不再必须将桥臂模块中拓扑结构按照电路结构或者功率进行并联等分，所以本申请提供的桥臂模块在对多个功率器件进行封装时，可以最大化利用封装模块的功率，不存在余量设计的问题，从而解决了现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难的问题。并且，由于各个封装模块至少采用两种不同的封装方式，所以使得设计走线难度降低以及使得各个封装模块之间的寄生参数减小。

【技术实现步骤摘要】
桥臂模块、功率变换电路和功率变换系统
本专利技术涉及电力电子
，特别是涉及一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换系统。
技术介绍
目前，出于对逆变单元的成本和体积的考虑，在设计逆变单元时，通常采用封装后的功率模块，即封装模块，来构建逆变单元。当构建的逆变单元为较大功率的逆变单元时，受限于现有技术中封装模块的封装限制，逆变单元需要由多个封装模块并联构成，即逆变单元的较大功率由多个封装模块共同分担。但是逆变单元在设计时，很难做到电路或者功率的完全等分，这样造成并联的封装模块或者余量太大、造成浪费，或者余量不够的设计困难；并且，由于在现有技术中各个封装模块的封装方式一致，所以使得设计走线的难度较大以及使各个封装模块的杂散电感较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换系统，以解决现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难、设计走线难度较大以及自身的杂散电感较大的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：本申请第一方面提供一种桥臂模块，其拓扑结构中包括多个功率器件；各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；各个封装模块至少采用两种不同的封装方式。可选的，所述桥臂模块的拓扑结构包括：单个桥臂；所述单个桥臂中包括多个功率器件，分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。可选的，所述桥臂模块的拓扑结构包括：并联连接的第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂中包括单个功率器件，所述第二桥臂中包括多个功率器件；所述第一桥臂和所述第二桥臂分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。可选的，所述桥臂模块的拓扑结构为：全桥拓扑、半桥拓扑、三相四桥臂逆变拓扑、升压拓扑、降压拓扑以及升降压拓扑中的任意一种。可选的，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。可选的，所述封装材料包括：带辅助散热部分的封装材料，和，不带辅助散热部分的封装材料。可选的，所述辅助散热部分为：铜基板或铝基板。可选的，各个所述封装模块包括：至少一个第一封装模块和至少一个第二封装模块；其中：所述第一封装模块的发热量大于所述第二封装模块的散热量。可选的，所述第一封装模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二封装模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为存在高频换流的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无高频换流的功率器件。可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为高频功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为工频功率器件。可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为有功电流流过的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无功电流流过的功率器件。可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其反并联二极管；所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。可选的，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为NPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管及其反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个二极管；所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。可选的，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管，与交流侧相连的两个开关管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管的反并联二极管；所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管的反并联二极管，与交流侧相连的两个开关管的反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管。可选的，所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。本申请第二方面还提供了一种功率变换电路，包括：串联连接的第一桥臂模块和第二桥臂模块；其中：所述第一桥臂模块的发热量大于所述第二桥臂模块的发热量；所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块的封装方式不同。可选的，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。可选的，所述第一桥臂模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二桥臂模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。可选的，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中均包括单个功率器件。可选的，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中的至少一个为：如本申请第一方面任一所述的桥臂模块。本申请第三方面还提供了一种功率变换系统，包括：如本申请第一方面任一所述的桥臂模块，或者，如本申请第二方面任一所述的功率变换电路。由上述技术方案可知，本专利技术提供了一种桥臂模块。该桥臂模块的拓扑结构中包括多个功率器件；并且，各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；与现有技术相比，不再必须将桥臂模块中拓扑结构按照电路结构或者功率进行并联等分，所以本申请提供的桥臂模块在对多个功率器件进行封装时，可以最大化利用封装模块的功率，不存在余量设计的问题，从而解决了现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难的问题。并且，由于各个封装模块至少采用两种不同的封装方式，所以使得设计走线难度降低以及使得各个封装模块之间的寄生参数减小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1a和图1b为本申请实施例提供的桥臂模块中每个桥臂的两种封装示意图；图2a和图2b为带铜基板的封装方式的示意图；图2c和图2d为不带铜基板的封装方式的示意图；图3为本申请实施例提供的ANPC三电平电路的结构示意图；图4a-图4d为本申请实施例提供的ANPC三电平电路交流输出侧的输出电压处于正半周期时，ANPC三电平电路的四种工作模式的示意图；图5a至图6为本申请实施例提供的桥臂模块的每个桥臂中多个功率器件的三种封装方案的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥臂模块，其特征在于，其拓扑结构中包括多个功率器件；/n各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；/n各个封装模块至少采用两种不同的封装方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥臂模块，其特征在于，其拓扑结构中包括多个功率器件；
各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；
各个封装模块至少采用两种不同的封装方式。


2.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构包括：单个桥臂；
所述单个桥臂中包括多个功率器件，分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。


3.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构包括：并联连接的第一桥臂和第二桥臂；
所述第一桥臂中包括单个功率器件，所述第二桥臂中包括多个功率器件；
所述第一桥臂和所述第二桥臂分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。


4.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构为：全桥拓扑、半桥拓扑、三相四桥臂逆变拓扑、升压拓扑、降压拓扑以及升降压拓扑中的任意一种。


5.根据权利要求1-4任一所述的桥臂模块，其特征在于，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。


6.根据权利要求5所述的桥臂模块，其特征在于，所述封装材料包括：带辅助散热部分的封装材料，和，不带辅助散热部分的封装材料。


7.根据权利要求6所述的桥臂模块，其特征在于，所述辅助散热部分为：铜基板或铝基板。


8.根据权利要求1-4任一所述的桥臂模块，其特征在于，各个所述封装模块包括：至少一个第一封装模块和至少一个第二封装模块；其中：
所述第一封装模块的发热量大于所述第二封装模块的散热量。


9.根据权利要求8所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二封装模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。


10.根据权利要求8或9所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为存在高频换流的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无高频换流的功率器件。


11.根据权利要求10所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为高频功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为工频功率器件。


12.根据权利要求8或9所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为有功电流流过的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无功电流流过的功率器件。


13.根据权利要求10所述的桥臂模块，其特征在于，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其反并联二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。


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【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，徐清清，李顺，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34