[实用新型]三电平功率模块及变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率模块领域，更具体地说，涉及一种三电平功率模块及变频器。

背景技术

功率模块是中高压大电流三电平四相限变频器整机中的核心部件。如图1所述，上述功率模块通常由四个半导体开关元件11、12、13、14及集成有两个二极管的整流二极管器件15构成，上述半导体开关元件通常采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。作为功率模块中的关键器件的半导体开关元件11、12、13、14的载流能力是否被合理充分利用，决定了产品的竞争力，而载流能力往往受限于电气连接母排的杂散电感。

如图2所示，是具有四个半导体开关元件11、12、13、14和两个整流二极管器件15的功率模块的结构示意图。在该功率模块中，四个半导体开关元件11、12、13、14和两个整流二极管器件15以梅花形平面分布在散热器16上，功率模块内部的相互换流通过叠层母排实现。

然而，上述功率模块中，由于半导体开关元件11、12、13、14和整流二极管器件15的位置关系，使得内部换流回路整体较长，如图3-6所示，从而导致杂散电感值比较大，其中图3示出了流经半导体开关元件11以及整流二极管器件15的第一二极管的换流回路；图4示出了流经半导体开关元件14以及整流二极管器件15的第二二极管的换流回路；图5示出了流经半导体开关元件12、13、14以及整流二极管器件15的第一二极管的换流回路；图6示出了流经半导体开关元件11、12、13以及整流二极管器件15的第二二极管的换流回路。并且上述功率模块还存在布局空间浪费的问题(例如整流二极管的上下侧具有较大的无效空间)，降低了整个功率模块的功率密度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述功率模块杂散电感较大、布局空间浪费的问题，提供一种新的三电平功率模块及变频器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种三电平功率模块，包括散热器、第一半导体开关元件、第二半导体开关元件、第三半导体开关元件、第四半导体开关元件以及一个整流二极管元件，其中：所述第一半导体开关元件、第二半导体开关元件贴于散热器的第一侧散热面，所述第三半导体开关元件、第四半导体开关元件以及整流二极管元件贴于散热器的第二侧散热面。

在本实用新型所述的三电平功率模块中，所述散热器的宽度与所述第一半导体开关元件的宽度匹配。

在本实用新型所述的三电平功率模块中，所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件、所述第四半导体开关元件以及所述整流二极管元件之间通过叠层设置的P直流铜排、N直流铜排、O直流铜排、L交流铜排、第一连接铜排以及第二连接铜排电连接。

在本实用新型所述的三电平功率模块中，所述P直流铜排、所述N直流铜排、所述O直流铜排、所述L交流铜排的出线端位于同一平面。

在本实用新型所述的三电平功率模块中，所述第一半导体开关元件、所述第二半导体开关元件、所述第三半导体开关元件、所述第四半导体开关元件分别为绝缘栅双极型晶体管；

在所述散热器的第一侧散热面，所述整流二极管元件、所述第三半导体开关元件以及所述第四半导体开关元件依次排列为直线形；在所述散热器的第二侧散热面，所述第二半导体开关元件和所述第一半导体开关元件依次排列。

在本实用新型所述的三电平功率模块中，所述整流二极管元件包括第一二极管和第二二极管；

所述第二连接铜排位于所述第三半导体开关元件、所述第四半导体开关元件以及所述整流二极管元件的上方并分别与所述第二二极管的阳极、所述第三半导体开关元件的发射极和所述第四半导体开关元件的集电极电连接；

所述第一连接铜排从所述整流二极管元件的上方弯折到达所述第一半导体开关元件和所述第二半导体开关元件的上方，并分别与所述第一二极管的阴极、所述第一半导体开关元件的发射极和所述第二半导体开关元件的集电极电连接；

所述L交流铜排叠于所述第一连接铜排和所述第二连接铜排的外层，并与所述第二半导体开关元件的发射极和所述第三半导体开关元件的集电极电连接；

所述O直流铜排叠于所述L交流铜排的外层，并与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极电连接；

所述N直流铜排叠于所述O直流铜排的外层，并与所述第四半导体开关元件的发射极电连接；

所述P直流铜排叠于所述第二连接铜排及L交流铜排的外层，并与所述第一半导体开关元件的集电极电连接。