[发明专利]一种四相交错并联Buck/Boost直流变换器

说明书

本发明公开了一种四相交错并联Buck/Boost直流变换器。该直流变换器包括直流变换器机箱、功率PCB板、接口PCB板、输出PCB板、线圈电感、输入/输出母排、输入/输出均流铜排、散热风扇和散热器等。本发明将主要电气元件集中布置于PCB板，所有PCB板均固定于散热器上；以碳化硅MOSFET作为功率器件，利用碳化硅MOSFET卡扣和散热硅脂片将碳化硅MOSFET紧贴散热器，利用隔离板隔离散热风道和电气系统，使直流变换器的散热系统和整体结构设计更优，集成度更高，接口数更少。整体系统具有能量密度大、结构简单、防护等级高、环境适应性强和维修性好等突出优点。

技术领域

本发明属于电力电子设备及船用电池充放电系统技术领域，尤其涉及一种高功率密度，高效率并具有高防护等级的四相交错并联Buck/Boost直流变换器。

背景技术

随着电力电子设备的发展，人们对电力变换器的体积和功率密度有了更高的要求。如何进一步减小电力电子设备的体积，提高电力电子设备的功率密度一直是电力电子行业的研究热点。现阶段主要采用硅基器件作为变流器的主要功率器件，但由于硅基器件受散热和开关频率的限制，利用硅基器件设计直流变换器时，需要考虑多变的控制方法，复杂的系统构成，在结构上还需充分考虑其散热风道的设计和固定结构的设计，使其机构复杂，拆装困难，在整个变流系统中占用较大体积，导致整体变流系统的功率密度受到限制。目前利用硅基器件所设计的变流器，在采用风冷的条件下，变流器的功率密度在0.3-2MW/m3左右，往往达不到要求。

为了使电力电子设备的环境适应性更强，使用寿命更久。电力电子设备在整体设计过程中对设备的防护、抗震动冲击和设备可靠性提出了更高的要求。如何综合考虑电力电子设备的器件选型、设备结构、防护等级和散热系统，使整个系统达到最优的功率密度是直流变换器设计中的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种四相交错并联Buck/Boost直流变换器，在于解决现有直流变换器功率模块集成度低，器件安装拆卸困难，体积大，功率密度小，制造成本高等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四相交错并联Buck/Boost直流变换器，包括由框架、通过螺栓固定于框架的机箱盖板和风扇罩盖构成的直流变换器机箱，直流变换器的所有器件都集成于机箱内，所述的框架由机箱背板、机箱侧板、机箱底板及机箱顶板一体化焊接牢固而成，所述的机箱背板上端分别设置有接于负载的输出正极航插和输出负极航插，下端分别设置有接入电源的输入正极航插和输入负极航插，所述的框架内部焊接有用于扩展安装固定的散热器承重梁和隔离板安装支架，散热器承重梁上通过基板安装有散热风扇和散热器，所述的基板上还依次安装有四块功率模块PCB板、一块接口模块PCB板以及一块输出模块PCB板，所有器件都焊接于PCB板上，减少接线端口，结构紧凑，基板下方固定有四个线圈电感，结构紧凑且能使发热元器件都能得到有效的散热，所述功率模块PCB板的输入端口分别通过输入正极均流铜排和输入负极均流铜排并联于输入正极母排和输入负极母排，输入正极母排和输入负极母排分别与输入正极航插和输入负极航插连接，功率模块PCB板的输出负极端口接入输出负极母排，所述接口模块PCB板通过排线连接通讯控制电连接器以接入控制信号，排线组成的控制线由信号控制线扎线固定扣固定，所述输出模块PCB板的主电输出端子通过输出负极均流铜排和输出正极均流排并联有输出负极母排和输出正极母排，输出负极母排和输出正极母排通过绝缘子与散热器紧固连接，输出负极母排和输出正极母排分别与输出负极航插和输出正极航插连接，所述线圈电感的两端绕线分别接于功率模块PCB板的正极输出端口和输出正极母排。

所述的一种四相交错并联Buck/Boost直流变换器，其功率模块PCB板有四块且组成相同，由MOSFET功率器件及其驱动板、母线支撑电容、放电电阻、薄膜电容构成。

进一步，所述的MOSFET功率器件通过MOSFET卡扣固定于散热器上，所述MOSFET功率器件与散热器之间利用散热硅脂片散热。