专利名称：电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法
技术领域：
本发明涉及一种为大功率桥式逆变电路中开关管IGBT直流电源连接端提供低电感的连接端子，且将桥式逆变电路中的开关管IGBT两端并联的电容集成在一起的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法。
背景技术：
电能是目前人类生产和生活中最重要的一种能源形式。合理、高效、精确和方便地利用电能是人类所面临的重大问题。采用电力电子技术的电源装置给电能的利用带来了 革命。在世界范围内，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，这对电源技术提出新的挑战，总的来说，对各种各样的电源装置提出的技术要求中，除了稳定性、可靠性、精确性、高效率等方面的要求外，小型化和轻量化也是十分迫切的需求，目前解决小型化和轻量化的主要手段是提高电源装置的开关频率，可以减小磁性元件和滤波元件的体积和重量，但随着开关频率的提高，功率母线上的寄生电感对功率模块的影响也越来越大，因此，如何减少功率母线上的寄生电感是又一迫切需要解决的问题。对于电源装置逆变电路的中，主电路的设计是非常关键的，既要解决直流侧输人电压高而电解电容耐压不够的问题，又要减小功率母线上的寄生电感，降低功率模块开关过程中产生的过电压。本发明提供的一种高压叠层母线，能很好地解决以上问题。高压叠层母线中连接有电解电容，通过母线排将电容串联后再并联起来接到逆变电路直流侧电压输人端，满足高电压对电解电容耐压的要求，同时大大减小了母线上的寄生电感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题如何利用铜母线排、绝缘材料和电容组成高电压低电感叠层母线排，为功率模块提供低电感的连接端子。为解决上述技术问题，本发明提供了一种电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，包括包括第一绝缘层、第一铜排、第二绝缘层、第二铜排、第三绝缘层、第三铜排、第四绝缘层、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第i^一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容组成；第一铜排为输入端，即接电源的正极端，第一铜排的上表面与第一绝缘层连接，第一铜排的下表面与第二绝缘层连接；第二铜排为电连接层，第二铜排的上表面与第二绝缘层连接，这样使第二铜排与第一铜排完全电隔离，第二铜排的下表面与第三绝缘层连接，这样使第二铜排与第三铜排完全电隔离；第三铜排为输出端，即接电源的负极端，其下表面与第四绝缘层连接。第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四绝缘层均为DMD材料；第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第i^一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容均为电解电容。
第一电容的正极端与第一铜排连接，第一电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第二电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第二电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第一电容和第二电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。 第三电容的正极端与第一铜排连接，第三电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第四电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第四电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第三电容和第四电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第五电容的正极端与第一铜排连接，第五电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第六电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第六电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第五电容和第六电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第七电容的正极端与第一铜排连接，第七电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第八电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第八电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第七电容和第八电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第九电容的正极端与第一铜排连接，第九电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第九电容和第十电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第H 电容的正极端与第一铜排连接，第H 电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十二电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十二电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第十一电容和第十二电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第十三电容的正极端与第一铜排连接,第十三电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十四电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十四电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第十三电容和第十四电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。第十五电容的正极端与第一铜排连接,第十五电容的负极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十六电容的正极端穿过第一铜排与第二铜排连接，第十六电容的负极端分别穿过第一铜排和第二铜排再与第三铜排连接，这样第十五电容和第十六电容串联在一起，再并联在电源的正负极端。本发明具有积极的效果(I)本发明的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，将电容集成在母线排中，且通过母线排实现电容的串并联，提高了电容耐压要求和容量要求，缩短了电容与母线的连接导线长度，减小了寄生电感。(2)本发明的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，采用三层铜排并联安装，铜排间采用DMD材料绝缘，大大降低了母线排的寄生电感，降低了功率模块由于开关快速通断和寄生电感的存在而使功率模块两端产生过高电压，提高了功率模块可靠性。
图1为实施例I的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法母线叠层结构图。I-第一绝缘层，2-第一铜导体，3--第二绝缘层，4-第二铜导体，5--第三绝缘层，6—第三铜导体，7—第四绝缘层。图2为实施例I的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法电容排列图。8—第一电容，9—第二电容，10—第三电容，11—第四电容，12—第五电容，13—第六电容，14—第七电容，15—第八电容，16—第九电容，17—第十电容，18—第i^一电容，19—第十二电容，20—第十三电容，21—第十四电容，22—第十五电容，23—第十六电容。图3为实施例I的第一绝缘层。图4为实施例I的第一铜导体。图5为实施例I的第二绝缘层。图6为实施例I的第二铜导体。图7为实施例I的第三绝缘层。图8为实施例I的第三铜导体。图9为实施例I的第四绝缘层。
具体实施例方式见图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本实施例的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，包括第一绝缘层I、第一铜排2、第二绝缘层3、第二铜排4、第三绝缘层5、第三铜排6、第四绝缘层7、第一电容8、第二电容9、第三电容10、第四电容11、第五电容12、第六电容13、第七电容14、第八电容15、第九电容16、第十电容17、电容I 18、第十二电容19、第十三电容20、第十四电容21、第十五电容22和第十六电容23组成；第一铜排2为输入端，即接电源的正极端，第一铜排2的上表面与第一绝缘层I连接，第一铜排2的下表面与第二绝缘层2连接；第二铜排4为电连接层，第二铜排4的上表面与第二绝缘层3连接，这样使第二铜排4与第一铜排2完全电隔离，第二铜排4的下表面与第三绝缘层5连接，这样使第二铜排4与第三铜排6完全电隔离；第三铜排6为输出端，即接电源的负极端，其下表面与第四绝缘层7连接。第一绝缘层I、第二绝缘层3、第三绝缘层5、第四绝缘层7均为DMD材料，厚度为O. 25毫米，DMD材料本身自带粘合剂受热后融化将粘贴在铜排上。第一电容8、第二电容9、第三电容10、第四电容11、第五电容12、第六电容13、第七电容14、第八电容15、第九电容16、第十电容17、第i^一电容18、第十二电容19、第十三电容20、第十四电容21、第十五电容22和第十六电容23均为电解电容，本实施例中第一电容到第十六电容容量均为4700微法，额定电压为470VDC，组成耐压值为940VDC，容量为18800微法的大电容器。第一电容8的正极端与第一铜排2连接，第一电容8的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第二电容9的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第二电容9的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第一电容8和第二电容9串联在一起，再并联在电源的正负极端。第三电容10的正极端与第一铜排2连接，第三电容10的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第四电容11的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第四电容11的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第三电容10和第四电容11串联在一起，再并联在电源的正负极端。第五电容12的正极端与第一铜排2连接，第五电容12的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第六电容13的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第六电容13的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第五电容12和第六电容13串联在一起，再并联在电源的正负极端。第七电容14的正极端与第一铜排2连接，第七电容14的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第八电容15的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第八电容15的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第七电容14和第八电容15串联在一起，再并联在电源的正负极端。第九电容16的正极端与第一铜排2连接，第九电容16的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十电容17的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十电容17的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第九电容16和第十电容17串联在一起，再并联在电源的正负极端。第电容18的正极端与第一铜排2连接,第^ 电容18的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十二电容19的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十二电容19的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第i^一电容18和第十二电容19串联在一起，再并联在电源的正负极端。第十三电容20的正极端与第一铜排2连接，第十三电容20的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十四电容21的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十四电容21的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第十三电容20和第十四电容21串联在一起，再并联在电源的正负极端。第十五电容22的正极端与第一铜排2连接，第十五电容22的负极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十六电容23的正极端穿过第一铜排2与第二铜排4连接，第十六电容23的负极端分别穿过第一铜排2和第二铜排4再与第三铜排6连接，这样第十五电容22和第十六电容23串联在一起，再并联在电源的正负极端。第一铜排2、第二铜排4和第三铜排6厚度均为I毫米。为了便于电容与铜排连接在铜排和绝缘层上开有大小不同的孔，电容与铜排之间通过螺钉固定。
权利要求
1.电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法及其连接方法，其特征在于，包括第一绝缘层(I)、第一铜排(2)、第二绝缘层(3)、第二铜排(4)、第三绝缘层(5)、第三铜排(6)、第四绝缘层(7)、第一电容(8)、第二电容(9)、第三电容(10)、第四电容(11)、第五电容(12)、第六电容(13)、第七电容(14)、第八电容(15)、第九电容(16)、第十电容(17)、电容I (18)、第十二电容(19)、第十三电容(20)、第十四电容(21)、第十五电容(22)和第十六电容(23)组成；第一铜排(2)为输入端，即接电源的正极端，第一铜排(2)的上表面与第一绝 缘层(I)连接，第一铜排(2)的下表面与第二绝缘层(2)连接；第二铜排(4)为电连接层，第二铜排(4)的上表面与第二绝缘层(3)连接，这样使第二铜排(4)与第一铜排(2)完全电隔离，第二铜排(4)的下表面与第三绝缘层(5)连接，这样使第二铜排(4)与第三铜排(6)完全电隔离；第三铜排(6)为输出端，即接电源的负极端，其下表面与第四绝缘层(7)连接。
2.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第一绝缘层(I)、第二绝缘层(3)、第三绝缘层(5)、第四绝缘层(7)均为DMD材料；第一电容(8)、第二电容(9)、第三电容(10)、第四电容(11)、第五电容(12)、第六电容(13)、第七电容(14)、第八电容(15)、第九电容(16)、第十电容(17)、第i^一电容(18)、第十二电容(19)、第十三电容(20)、第十四电容(21)、第十五电容(22)和第十六电容(23)均为电解电容。
3.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第一电容(8)的正极端与第一铜排(2)连接，第一电容(8)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第二电容(9)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第二电容(9)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第一电容(8)和第二电容(9)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
4.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第三电容(10)的正极端与第一铜排(2)连接，第三电容(10)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第四电容(11)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第四电容(11)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第三电容(10)和第四电容(11)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
5.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第五电容(12)的正极端与第一铜排(2)连接，第五电容(12)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第六电容(13)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第六电容(13)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第五电容(12)和第六电容(13)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
6.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第七电容(14)的正极端与第一铜排(2)连接，第七电容(14)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第八电容(15)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第八电容(15)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第七电容(14)和第八电容(15)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
7.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第九电容(16)的正极端与第一铜排(2)连接，第九电容(16)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十电容(17)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十电容(17)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第九电容(16)和第十电容(17)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
8.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第i 电容(18)的正极端与第一铜排(2)连接,第^ 电容(18)的负极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十二电容(19)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十二电容(19)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第十一电容(18)和第十二电容(19)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
9.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于,第十三电容(20)的正极端与第一铜排(2)连接,第十三电容(20)的负极端穿过第一铜排⑵与第二铜排⑷连接，第十四电容(21)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十四电容(21)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第十三电容(20)和第十四电容(21)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
10.如权利要求I所述的电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，其特征在于，第十五电容(22)的正极端与第一铜排(2)连接,第十五电容(22)的负极端穿过第一铜排⑵与第二铜排⑷连接，第十六电容(23)的正极端穿过第一铜排(2)与第二铜排(4)连接，第十六电容(23)的负极端分别穿过第一铜排(2)和第二铜排(4)再与第三铜排(6)连接，这样第十五电容(22)和第十六电容(23)串联在一起，再并联在电源的正负极端。
全文摘要
本发明公开了一种电容集成型高压低电感叠层母线排及其连接方法，包括第一绝缘层、第一铜排、第二绝缘层、第二铜排、第三绝缘层、第三铜排、第四绝缘层、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容组成；通过母线排将电容串联后再并联起来接到逆变电路直流侧电压输人端，满足高电压对电解电容耐压的要求，同时大大减小了母线上的寄生电感。
文档编号H02M7/48GK102624265SQ201110036399
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者王敏慧, 黄磊 申请人:江苏清能电源有限公司