一种三电平功率半导体模块以及三电平拓扑装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三电平功率半导体模块以及三电平拓扑装置。
【背景技术】
[0002]中压、高压变频器作为一种高效节能手段，在电机调速领域已经得到广泛应用，尤其是由多个功率单元串联构成的多电平高压变频器在输入、输出谐波、效率和功率因数等方面具有明显的优势，目前，绝大多数高压变频器都是采用这种功率单元串联型的结构，有的功率单元中包括有三电平拓扑电路。
[0003]现有的三电平拓扑电路的单相电路如图1所示，该单相电路由2个通用的两单元IGBT模块和I个通用的钳位二极管模块搭建组成，即每相需要使用3个通用模块，其中，每个通用的IGBT模块由两个IGBT串联组成，2个通用的IGBT模块极性串联，该钳位二极管模块与2个通用的IGBT模块相连。
[0004]但是，由于这种三电平拓扑电路是使用通用模块搭建的，而高压变频器功率单元在逆变电路部分一般采用H桥；在整流电路部分采用三相整流桥，需要三相输入，因而，在逆变电路部分需要使用2*3 = 6个通用模块，分别为4个通用的两单元的IGBT模块以及2个通用的钳位二极管模块，而在整流电路部分需要使用3*3 = 9个通用模块，分别为6个通用的两单元IGBT模块以及3个通用的钳位二极管模块，使用的模块数量较多，使得模块之间的连接关系复杂，也使得功率单元的体积更大，而中压变频器有时包含有数个功率单元，高压变频器一般都包含有非常多的功率单元，进而使得中压或高压变频器的体积也更大。
【发明内容】
[0005]本实用新型实施例提供了一种三电平功率半导体模块，用于简化使用通模块搭建三电平拓扑电路时，各模块之间的复杂连接关系，以及减少模块的使用数量，从而减少基于三电平拓扑电路的装置的体积。
[0006]有鉴于此，本使用新型第一方面提供了一种三电平半导体模块，包括:
[0007]包括2个钳位二极管、4个功率开关管以及4个续流二极管，其特征在于:所述三电平功率半导体模块包括:
[0008]外壳，所述2个钳位二极管、4个功率开关管以及4个续流二极管封装在所述外壳的内部；
[0009]6个接口端子，所述6个接口端子设置在所述外壳的表面；
[0010]驱动信号端子，所述驱动信号端子设置在所述外壳的两侧。
[0011]可选地:
[0012]所述4个功率开关管串联连接，其中第一个功率开关管的发射极与第二个功率开关管的集电极相连，第二个功率开关管的发射极与第三个功率开关管的集电极相连，第三个功率开关管的发射极与第四个功率开关管的集电极相连；
[0013]所述4个续流二极管分别并联接在每一个所述功率开关管的集电极与发射极之间，其中所述续流二极管的阳极与所述功率开关管的发射极相连，所述续流二极管的阴极与所述功率开关管的集电极相连；
[0014]所述2个钳位二极管串联连接，其中，第一个钳位二极管的阳极与第二钳位二极管的阴极相连，第一个钳位二极管的阴极与所述第一个功率开关管的发射极相连，第二个钳位二极管的阳极与所述第四个功率开关管的集电极相连。
[0015]可选地:
[0016]所述6个接口端子具体为:
[0017]所述第一个功率开关管的集电极引出第一接口端子作为正母线连接端；
[0018]所述第一个钳位二极管的阳极与所述第二个钳位二极管的阴极之间引出第二接口端子作为母线中点连接端；
[0019]所述第四个功率开关管的发射极引出第三接口端子作为负母线连接端；
[0020]所述第一个功率开关管的发射极与所述第二个功率开关管的集电极之间引出第四接口端子作为所述第一个钳位二极管的阴极连接端；
[0021]所述第二个功率开关管的发射极与所述第三个功率开关管的集电极之间引出第五接口端子作为交流输入或输出端；
[0022]所述第三个功率开关管的发射极与所述第四个功率开关管的集电极之间引出第六接口端子作为所述第二个钳位二极管的阳极连接端。
[0023]可选地:
[0024]所述外壳的四角设置有凹槽，且在所述扇形凹槽的底面分别设置有开孔。
[0025]可选地:
[0026]所述6个接口端子中每三个一排均勾分布在所述外壳的上表面，其中一排依次为正母线连接端子、母线中点连接端子、负母线连接端子，另一排中间的接口端子为交流输入或输出端子。
[0027]可选地:
[0028]所述4个功率开关管均为IGBT。
[0029]本发明第二方面提供了一种三电平拓扑装置，包括功率模块:
[0030]所述功率模块为本发明第一方面中提供的三电平功率半导体模块。
[0031]可选地:
[0032]所述三电平拓扑装置为整流器、逆变器、功率单元或变频器。
[0033]从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点:三电平功率半导体模块包括由4个功率开关管、4个续流二极管以及2个钳位二极管封装在一起形成一个单相三电平功率模块，由于该功率半导体将4个功率开关管、4个续流二极管以及2个钳位二极管封装在一个外壳内，即三电平拓扑电路的单相电路结构从原来的由2个通用的IGBT模块以及I个钳位二极管模块共3个模块构成，减少到由一个三电平功率半导体模块构成，从而减少了各模块之间复杂的连接关系，同时，由于模块数量的减少，也使得使用该三电平功率半导体模块的功率单元以及中压、高压变频器的体积更小。
【附图说明】
[0034]图1为现有的三电平拓扑电路的单相电路结构示意图；
[0035]图2为本实用新型中三电平功率半导体模块的一个实施例示意图；
[0036]图3为本实用新型中三电平功率半导体模块的另一个实施例示意图；
[0037]图4为本实用新型中三电平拓扑装置的一个实施例示意图。
【具体实施方式】
[0038]本实用新型实施例提供了一种三电平功率半导体模块，用于简化使用通模块搭建三电平拓扑电路时，各模块之间的复杂连接关系，以及减少模块的数量，从而减少基于三电平拓扑电路的装置的体积。
[0039]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0040]本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三” “第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0041]请参阅图2，本实用新型实施例中三电平功率半导体模块的一个实施例包括:
[0042]三电平功率半导体模块包括外壳201，并将2个钳位二极管、4个功率开关管以及4个续流二极管封装在外壳201的内部；
[0043]6个接口端子202，该6个接口端子202设置在外壳201表面；
[0044]驱动信号端子203，设置在外壳201的两侧。
[0045]本实用新型实施例中驱动信号端子203具体用于连接驱动电路板来驱动三电平半导体模块中的功率开关管。
[0046]需要说明的是，本实用新型实施例还可以在三电平功率半导体模块的四角设置凹槽，并在该凹槽的底面设置开孔，在实际应用中，该凹槽以及开孔的形状可以是任意形状，比如可以是扇形凹槽、圆形开孔，具体此处不做限定。
[0047]需要说明的是，在本实施例以及后续实施例中，6个接口端子202设置在外壳201表面具体可以是:6个接口端子中每三个一排设置在外壳201表面，其中一排依次为正母线连接端子、母线中点连接端子、负母线连接端子，另一排中间的接口端子为交流输入或输出端子，在实际应用中，也可以有其他设置方式，具体此处不做限定。
[0048]本实用新型实施例中，三电平功率半导体模块包括由4个功率开关管、4个续流二极管以及2个钳位二极管封装在一起形成一个单相三电平功率模块，由于该功率半导体将4个功率开关管、4个续流二极管以及2个钳位二极管封装在一个外壳内，即三电平拓扑电路的单相电路结构从原来的由2个通用的IGBT模块以及I个钳位二极管模块共3个模块构成，减少到由一个三电平功率半导体模块构成，从而减少了各模块之间复杂的连接关系，同时，由于模块数量的