[发明专利]基于碳化硅MOSFET模块的大功率高功率密度变流器及结构

权利要求书

1.一种基于碳化硅MOSFET模块的大功率高功率密度的变流器，其特征在于：它包括五台三相DC/AC变流器(2)、直流汇流母排(4)和交流汇流母排(5)；五台三相DC/AC变流器(2)顺序编号，五台三相DC/AC变流器(2)的直流侧通过两根直流汇流母排(4)与直流电源或电池(1)连接；五台三相DC/AC变流器(2)的交流侧通过三根交流汇流母排(5)与三相电网或三相负载(3)连接；

所述三相DC/AC变流器包括三个半桥碳化硅MOSFET功率模块(6)组成的三相两电平半桥电路和控制器(12)，每个半桥碳化硅MOSFET功率模块(6)都连接有一个功率模块驱动板(7)并受其驱动，三个功率模块驱动板(7)分别通过光纤与控制器(12)相连接，控制器(12)生成驱动信号，最终作用于半桥碳化硅MOSFET功率模块(6)控制其开通关断；

三个半桥碳化硅MOSFET功率模块通过正P极和负N极并联，三个半桥碳化硅MOSFET功率模块还并联有直流侧支撑电容部分(8)和直流输出端子(13)，直流侧支撑电容部分(8)的正P极和负N极与直流输出端子(13)的正P、负N极连接，交流输出端子(14)上的u_a、u_b、u_c相分别通过A、B、C三相的滤波电感与三个半桥碳化硅MOSFET功率模块的的交流输出端口分别连接；A、B、C三相的滤波电感与三个半桥碳化硅MOSFET功率模块的的交流输出端口之间的线路上分别设有三个交流电流传感器(10)，三个交流电流传感器(10)通过交流电流采样线与控制器(12)连接，交流电流传感器(10)通过线缆将弱电信号传输给控制器(12)，交流输出端子(14)上的u_a、u_b、u_c相与A、B、C三相的滤波电感之间的线路上分别通过三根交流电压采样线连接至电压采样板(11)，直流输出端子(13)的正P极和负N极上设有两根直流电压采样线与电压采样板(11)相连接，电压采样板(11)与控制器(12)连接，电压采样板(11)通过线缆采集直流侧电压、交流侧电压信号，并将弱电信号传输给控制器(12)。

2.根据权利要求1所述的基于碳化硅MOSFET模块的大功率高功率密度的变流器，其特征在于：所述五台三相DC/AC变流器(2)按顺序编号，编号为1号三相DC/AC变流器和3号三相DC/AC变流器上设有控制器(12)，两个控制器(12)共同组成了基于碳化硅MOSFET的大功率高功率密度变流器的控制系统；在1号三相DC/AC变流器中的控制器(12)为主控制器，在3号变流器中的控制器(12)为从控制器。主、从控制器的硬件结构一致，仅仅是功能不一致；主控制器：负责整个系统的控制计算，信号传输及同步，同时负责直流电压、交流电压采样以及编号为1、2号变流器的电流采样、脉冲信号发送、错误信号检测；从控制器：负责编号为3、4、5号三相DC/AC变流器的电流采样、脉冲信号发送、错误信号检测。

3.根据权利要求1所述的基于碳化硅MOSFET模块的大功率高功率密度的变流器，其特征在于：所述控制器(12)包括DSP芯片、FPGA芯片和采样芯片，其中DSP芯片、FPGA芯片和采样芯片三个芯片之间通过16路数据总线以及16路的数据地址总线形成三者数据相互连接的线路关系用于数据及信号的传输，采样芯片与12路采样通道相连接用于采集电压电流信号，FPGA芯片还通过线路分别与24路光纤输出端口、12路光纤输入端口连接，用于向变流器中的功率模块驱动板(7)发送脉冲信号，同时接收功率模块驱动板(7)的错误信号，并且还肩负着主从控制器间通信的任务，FPGA芯片还与6路I/O端口相连接，用于接收运行控制按钮的触发信号。

4.根据权利要求3所述的基于碳化硅MOSFET模块的大功率高功率密度的变流器，其特征在于：所述所述DSP芯片型号为TI F28335，FPGA芯片型号为XILINX SPARTAN3系列，采样芯片型号为AD7656。