一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排的制作方法

本发明属于叠层母排技术领域，具体涉及一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排。

背景技术：

功率半导体器件是电力电子变流器中的基础有源元器件，是组成电力电子装置的最基本元素。随着电力电子变流器的电压等级的不断提高，单一功率半导体器件难以满足设计要求。需要通过多器件串联来分担较高电压，目前在直流输电中能串联技术分为器件直接串联和多电平串联(模块化多电平mmc)，其中直接串联有着器件使用数量少、拓扑结构简单、控制和保护设计简单等优点。

多个功率半导体器件直接串联，对各个器件上的电压均衡要求很高。由于功率半导体器件开关速度快，其换流回路上的寄生电感会感应出很大的过电压。成熟的器件串联采用铜排进行接线，其寄生电感大，在器件开关不同步时引起的电压不均衡度大幅增加，极大限制了器件串联模组的电压等级和容量等级的提高。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明提供了一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排，该叠层母排为多个功率半导体器件的串联提供低电感换流回路，极大减小功率半导体器件换流时引起的电压过冲；当各个功率半导体器件由于制造工艺、控制回路等造成不同步时，低回路电感有效地抑制电压不均衡问题。从而提高多个功率半导体器件串联构成的变流器电压等级和容量等级，同时，叠层母排结构紧凑，安装简易方便。

一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排，包括一件具有正极输入端、负极输入端的输入母排，一件具有功率半导体器件安装孔的中间母排，一件交流母排，一件具有交流输出端的交流母排；其中，所述输入母排和所述中间母排均包括五层叠层，从下到上依次为：下层绝缘板，下层导体板，中间绝缘板，上层导体板，上层绝缘板；所述交流母排为裸露铜排。

进一步地，所述输入母排呈l型，包括一个水平面和一个垂直面，其中，垂直面包含正负极输入端，水平面包含两个功率半导体器件安装孔。

进一步地，所述中间母排呈长方形，其四个角各有一个功率半导体器件安装孔。

进一步地，所述正负极输入端各包含两个功率半导体器件安装孔。

进一步地，所述功率半导体器件安装孔包尺寸和开孔对应功率半导体器件的尺寸与安装管脚。

进一步地，所述功率半导体器件采用igbt(绝缘栅双极型晶体管)模块或sicmosfet(碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管)模块。

本发明利用叠层母排磁场耦合面积小，寄生电感小的特点，在多个功率半导体器件串联的换流回路上构造反向回路电流，形成磁场抵消的效应，从而极大的减小回路电感。使用时，功率半导体器件依次连接于上述功率半导体器件安装孔，即可形成串联连接方式。结构简单，安装简易。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中输入母排、中间母排的剖视图。

图3(a)为图1的具体实施方式应用于四个功率半导体器件串联的连接示意图。

图3(b)为图3(a)中的功率半导体器件为sicmosfet(碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管)模块时的等效原理图。

图3(c)为图3(a)中的功率半导体器件为igbt(绝缘栅双极型晶体管)模块时的等效原理图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本具体实施方式公开一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排，包括输入母排1，中间母排2，交流母排3。其中，输入母排1呈l型，包括水平面和垂直面。水平面和中间母排2表面，交流母排3表面处于同一平面内；垂直面包含正极输入端101、负极输入端104，用于连接上级直流电源或直流电容母排。输入母排1包含功率半导体器件安装孔102、103，中间母排2包含四个功率半导体器件安装孔201-204，交流母排包含功率半导体器件安装孔301、303，均用于和功率半导体器件输入电极连接。

输入母排1和中间母排2为包括五层叠层的叠层母排，如图2所示，其剖面图由五层组成，包括：上层绝缘板001，上层导体板002，中间绝缘板003，下层导体板004，下层绝缘板005。如图1所示，所述正极输入端101和安装孔102位于所述输入母排上层导体层，所述负极输入端104和安装孔103位于所述输入母排下层导体层；类似地，安装孔201和202位于所述中间母排2上层导体层，安装孔203和204位于所述中间母排2下层导体层。

本具体实施方式应用于四个功率半导体器件串联时，其连接示意图如图3(a)所示，安装孔102连接功率半导体器件m1的正极，功率半导体器件m1的负极连接安装孔201；类似地，安装孔202连接功率半导体器件m2的正极，功率半导体器件m2的负极连接安装孔301；类似地，安装孔303连接功率半导体器件m3的正极，功率半导体器件m3的负极连接安装孔203；类似地，安装孔204连接功率半导体器件m4的正极，功率半导体器件m4的负极连接安装孔103。

当上述功率半导体器件为sicmosfet(碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管)模块时，图3(a)的等效电路如图3(b)。

当上述功率半导体器件为igbt(绝缘栅双极型晶体管)模块时，图3(a)的等效电路如图3(c)。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于四个功率半导体器件串联的低电感叠层母排，包括一件输入母排，一件中间母排，一件交流母排。其中，所述输入母排和中间母排均包含五层叠层，所述交流母排为裸露铜排。本发明适用于多个功率半导体器件串联连接，结构紧凑，安装简易方便。本发明可以有效减小多个功率半导体器件串联换流回路寄生电感，减小功率半导体器件的过冲电压，减小各个器件间的电压不均衡度，从而提高多个功率半导体器件串联构成的变流器电压等级和容量等级。

技术研发人员：周宇;胡卫丰;马汝祥;侍红兵;周洪益;胥峥
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司;国家电网有限公司
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2019.03.22