[发明专利]基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块及逆变电路

权利要求书

1.一种基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，牵引逆变主电路采用I型三电平逆变桥结构；其特征在于，牵引功率模块自上而下依次集成有控制器、支撑电容模块、叠层母排、驱动模块、SiC功率模块以及散热片；SiC功率模块采用SiC-MOSFET与SiC-DIODE功率器件，所述驱动模块与所述SiC功率模块连接，所述控制器与所述驱动模块连接，以控制所述SiC功率模块的通断；所述支撑电容模块与所述SiC功率模块连接，所述SiC功率模块与所述散热片固定连接；

所述SiC功率模块包括第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂为单相桥臂；各单相桥臂包括上桥臂SiC-MOSFET模块、下桥臂SiC-MOSFET模块、SiC-DIODE模块，所述上桥臂SiC-MOSFET模块、下桥臂SiC-MOSFET模块以及SiC-DIODE模块呈一字型排布，所述SiC-DIODE模块置于上桥臂SiC-MOSFET模块与下桥臂SiC-MOSFET模块之间；

所述第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂依次通过叠层母排连接，所述第一桥臂或第二桥臂与所述第三桥臂呈中心对称分布。

2.根据权利要求1所述的基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，其特征在于，所述单相桥臂还包括RC模块，所述RC模块包括串联的电容与电阻，所述RC模块连接上桥臂SiC-MOSFET模块与下桥臂SiC-MOSFET模块的中性点。

3.根据权利要求1或2所述的基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，其特征在于，所述驱动模块与所述单相桥臂连接，设置于所述单相桥臂上方；所述驱动模块包括驱动单元与控制单元；所述驱动单元包括第一驱动单元、第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述上桥臂SiC-MOSFET模块连接，所述第二驱动单元与所述下桥臂SiC-MOSFET模块连接；所述控制单元分别与所述第一驱动单元、第二驱动单元以及控制器连接，根据所述控制器发出的控制指令、以及所述第一驱动单元、第二驱动单元反馈的上、下桥臂SiC-MOSFET模块的状态信息，进行逻辑处理，生成脉冲通断控制信号并反馈至所述第一驱动单元、第二驱动单元，以驱动所述上桥臂SiC-MOSFET模块与下桥臂SiC-MOSFET模块的通断。

4.根据权利要求1或2所述的基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，其特征在于，所述散热片内部嵌有热管，所述热管置于所述上桥臂SiC-MOSFET模块与下桥臂SiC-MOSFET模块底端。

5.根据权利要求1所述的基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，其特征在于，所述支撑电容模块采用一体化结构设计，所述支撑电容模块包括正负交互并联设置的多个薄膜电容芯子，各薄膜电容芯子通过叠层母排进行连接。

6.一种基于SiC功率器件的三电平牵引逆变电路，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的基于SiC功率器件的三电平牵引功率模块，包括三相逆变桥、支撑电容C1、C2，以及RC吸收电路；所述三相逆变桥采用I型三电平逆变桥；所述支撑电容C1、C2串联后的中性点与三相逆变桥两个串联二极管的中性点连接；各单相逆变桥均并联RC吸收电路，各RC吸收电路包括串联的电容与电阻，连接至上、下桥臂的两个中性点。