[发明专利]直流电容模块及其叠层母排结构

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源变换器中的直流电容组及其母排结构。

背景技术

电子产品通常需要在特定的电压、电流或特定功率下方能有效运作，因此，需要电源变换器将各种电力输入(例如市电插座)转换为适当的电力规格并输出。

直流电容模块(direct-current capacitor module或称DC-LINK)是电源变换器的重要组成部分，直流电容模块连接导体的寄生电感的大小直接与电源变换器中的功率器件(例如功率切换开关)承受的过电压大小密切相关。若能降低连接导体的寄生电感，将可直接降低功率器件承受的过电压，从而提高变换器工作的可靠性。

中压大功率电源变换器的直流电容模块通常由某种规格的许多个直流电容互相串并联组成，直流电容模块中包含许多颗直流电容、电容之间的内部连接导体、直流电容模块的外部连接导体、连接导体之间的绝缘材料层以及电容安装支撑件等。

常见的直流电容组的连接导体做法通常是将各直流电容安装在同一个平面上，也就是电容电气接线端子处于同一平面上，接着利用分离的导体个别连接所有电容的电气接线端子。从电容组的外部接线端子看，流入与流出的电流路径包围出一个非常大的回路面积。这种方法的优点是电容安装与导体连接比较方便，但最大的缺点是连接导体寄生电感大，容易导致功率器件的过电压，变换器工作可靠性不高。

如何使直流电容模块中的连接导体具有较小的寄生电感、较低的制造成本及较高的稳定性/可靠性，是业界的一个研究重点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种直流电容模块及其叠层母排结构，用以解决上述存在的问题，有助于降低母排结构的寄生电感，同时母排结构及绝缘层结构简单、便于加工制造、装配效率高、结构紧密且制造成本低。

依据本发明的一种实施方式中，公开了一种直流电容模块包含多个直流电容以及叠层母排结构。每一直流电容各自包含两电容接线柱，直流电容分为第一部分以及第二部分，第一部分与第二部分的直流电容各自的电容接线柱为面对面设置。叠层母排结构用以与该些直流电容的该些电容接线柱电性连接，并具有正接线端以及负接线端。叠层母排结构包含第一层母排、第二层母排以及绝缘层。第一层母排包含一第一子母排，其电性连接于该第一部分中至少两个直流电容之间。第二层母排包含第二子母排，其电性连接于该第二部分中至少两个直流电容之间。绝缘层设置于第一层母排与第二层母排之间。

于一实施例中，直流电容模块为两电平直流电容模块，第一层母排还包含第三子母排，第二层母排还包含第四子母排，第一层母排的第三子母排电性连接第二层母排的第四子母排。

于一实施例中，其中第一层母排还包含正接线母排，正接线母排电性连接至正接线端以及第一部分中至少一个直流电容，第二层母排还包含负接线母排，负接线母排电性连接至负接线端以及第二部分中至少一个直流电容。

于一实施例中，其中直流电容的第一部分与第二部分各自包含N*M个直流电容，分为N列且每一列各M个直流电容，正接线母排电性连接至第一部分的其中一列上的M个直流电容，负接线母排电性连接至第二部分的其中一列上的M个直流电容。

于一实施例中，其中该第一子母排电性连接于该第一部分中相邻两列的2*M个直流电容之间，该第二子母排电性连接于该第二部分中相邻两列的2*M个直流电容之间。

于一实施例中，其中第一层母排还包含正接线母排以及负接线母排，正接线母排电性连接至正接线端以及第一部分中至少一个直流电容，负接线母排电性连接至负接线端以及第一部分中至少一个直流电容。

于一实施例中，其中该直流电容模块为一多电平直流电容模块，叠层母排结构还包含第三层母排，第三层母排埋设于该绝缘层中。

于一实施例中，绝缘层包含第一绝缘隔板以及第二绝缘隔板，分别设置于第三层母排与第一层母排之间以及第三层母排与第二层母排之间。于另一实施例中，绝缘层包含一绝缘材料包覆于该第三层母排的两侧。

于一实施例中，其中该叠层母排结构更具有一中性接线端，第一层母排包含第三子母排，第二层母排包含第四子母排，第三层母排包含中性点子母排电性连接中性接线端、第三子母排以及第四子母排。

于一实施例中，其中第一层母排还包含正接线母排，正接线母排电性连接至正接线端以及第一部分中至少一个直流电容，第二层母排还包含负接线母排，负接线母排电性连接至负接线端以及第二部分中至少一个直流电容。