一种提高电能输出质量的船用逆变器的制作方法

本发明涉及一种逆变器，具体的涉及一种提高电能输出质量的船用逆变器。

背景技术：

逆变器是把直流电能转变成交流电的设备,它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。现阶段，随着大功率半导体技术的快速发展，尤其是igbt和p-mos器件的出现，使得各种高频大功率dc/dc变换器和变频器得以广泛应用，然而，由于频率和功率的增加，逆变器会对系统其它部件和自身产生干扰，影响输出电源质量。

特别是船用逆变器，它的输入电力主要来源于发电机组，谐波含量高，谐波严重威胁电力环境，更加会对逆变输出电源的质量产生干扰，影响船舶用电设备的正常使用。

为了减少因逆变器中功率管高频开关过程中造成的干扰，需要在逆变器的输出端加设有滤波等器件，但不仅造成系统繁杂，还需要对解决功率和电感值匹配问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了克服现有上述现有逆变器中的缺点，本发明的目的在于提供一种提高电能输出质量的船用逆变器，将两个igbt模块串联形成一个整体模块，便于逆变器整体组装，同时在每个整体模块中集成有内置电感，通过该内置电感后向外输出，减小逆变器输出谐波干扰和漏电流，同时，该内置电感的电感值可以选择输出，解决了电感值匹配问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高电能输出质量的船用逆变器，包括：

绝缘衬套，其内间隔设置有两个开口方向相反的第一矩形凹腔和第二矩形凹腔，所述第一矩形凹腔和第二矩形凹腔之间夹设有第三矩形凹腔；

第一igbt，其设置在所述第一矩形凹腔中；

第二igbt，其设置在所述第二矩形凹腔中；以及

内置电感，其设置在所述第三矩形凹腔中；

其中，所述第一igbt的发射极连接至所述第二igbt的集电极，所述内置电感的首端连接至所述第一igbt发射极与所述第二igbt集电极的共接端，所述内置电感的尾端从所述第三矩形凹腔中向外引出并连接至交流电源。

优选的，所述第一igbt的栅极和发射极从所述第一矩形凹腔开口中引出，所述第二igbt的栅极和发射极从所述第二矩形凹腔开口中引出，所述第一矩形凹腔开口顶部覆盖设置一第一绝缘层，所述第一绝缘层延伸至所述第二矩形凹腔底部的所述绝缘衬套上，所述第一绝缘层上开设有第一孔槽，所述第一孔槽的位置与第一igbt发射极的位置对应，所述第二矩形凹腔底部的所述绝缘衬套上贯穿开设有第二孔槽，所述第二孔槽贯穿所述第一绝缘层；

所述第一绝缘层外侧设置第一导线，所述第一导线第一端贯穿所述第一孔槽连接所述第一igbt发射极，所述第一导线第二端贯穿所述第二孔槽连接第二igbt集电极。

优选的，所述第三矩形凹腔的开口方向与所述第二矩形凹腔开口方向一致，所述第三矩形凹腔两侧分别设置有一第一屏蔽层，所述第一屏蔽层所在平面与所述开口平面垂直，且所述第一屏蔽层面积覆盖所述igbt的纵向端面。

优选的，所述第三矩形凹腔底部填充有第二绝缘层，所述第二绝缘层的顶部设置一第二屏蔽层，所述第二屏蔽层覆盖所述第三矩形凹腔的横截面；所述第二屏蔽层顶部依次间隔设置有若干第三绝缘层，每个所述第三绝缘层中设置有一平面型螺旋线圈。

优选的，各个所述螺旋线圈通过所述第三绝缘层间隔重叠设置，且相邻两个所述螺旋线圈首尾导电连接，所述第三矩形凹腔顶部设置一第三屏蔽层，所述第三屏蔽层覆盖所述第三矩形凹腔的横截面，且所述第三屏蔽层位于所述螺旋线圈顶部。

优选的，所述内置电感包括交互间隔设置第一螺旋线圈和第二螺旋线圈，所述第二螺旋线圈的中心端连接相邻第一侧所述第一螺旋线圈的中心端，所述第二螺旋线圈的外围端连接相邻第二侧所述第一螺旋线圈的外围端。

优选的，所述第三屏蔽层顶部填充有第四绝缘层，所述第四绝缘层中设置有一mos管，所述mos管的栅极、源极和漏极从所述第四绝缘层向外引出。

优选的，所述第一绝缘层、第三矩形凹腔底部、第二绝缘层、第二屏蔽层上依次开设有贯通的连通的第三孔槽，所述第三孔槽中设置有第二导线，最底部的所述第一螺旋线圈的外围端通过所述第二导线与所述第一导线连接。

优选的，所述第三屏蔽层和第四绝缘层上依次开设有贯通的连通的第四孔槽，所述第四孔槽中设置有第三导线，所述第三导线第一端与最顶部的所述第二螺旋线圈的外围端连接，所述第三导线的第二端从所述第四绝缘层向外引出。

优选的，所述第三绝缘层中设置有一第四导线，所述第四导线的第一端与中心相邻两个所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈的共接端连接，所述第四导线的第二端从所述第四绝缘层向外引出并与所述mos管的源极连接，所述mos管的漏极与所述第三导线的引出端连接。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明中，公开了一种提高电能输出质量的船用逆变器，将两个igbt模块串联形成一个整体模块，便于逆变器整体组装，将两个整体模块并联输出就搭建成单相逆变器，将三个整体模块并联输出即可搭建成三相逆变器，简化系统结构；

2、在每个整体模块中集成有内置电感，通过该内置电感后向外输出，减小逆变器输出谐波干扰和漏电流，提高逆变器输出电源质量；

3、同时，该内置电感的电感值可以选择输出，可以根据系统功率和开关频率来匹配接入电感值的大小，解决了系统功率和电感值匹配问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明绝缘衬套的结构示意图；

图2为逆变器整体模块的剖视图；

图3为逆变器整体模块的等效电路结构示意图；

图4为内置线圈的结构示意图；

图5为第一螺旋线圈的俯视图；

图6为第二螺旋线圈的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-6所示，本发明提供一种提高电能输出质量的船用逆变器，如图1所示，绝缘衬套600内间隔设置有两个开口方向相反的第一矩形凹腔611和第二矩形凹腔621，所述第一矩形凹腔611和第二矩形凹腔621之间夹设有第三矩形凹腔622，将第一矩形凹腔611和第二矩形凹腔621隔断，避免设置在内的电子元件相互干扰。

第一igbt100设置在所述第一矩形凹腔611中；第二igbt500设置在所述第二矩形凹腔621中；可以采用沉积、外延、刻蚀、离子注入或扩散等工艺来制备两个igbt，具体的，首先在第一矩形凹腔611中制备第一igbt100，随后将第二矩形凹腔621翻转朝上，并在其中制备第二igbt500。第一igbt100和第二igbt500的安装方向相反。所述第一igbt100的栅极g1和发射极e1从所述第一矩形凹腔611开口中引出，所述第二igbt500的栅极g2和发射极e2从所述第二矩形凹腔621开口中引出。

其中，所述第一igbt100的发射极e1连接至所述第二igbt500的集电极c2，使得两者串联，具体的，在所述第一矩形凹腔611开口顶部覆盖设置一第一绝缘层110，所述第一绝缘层110延伸至所述第二矩形凹腔621底部的所述绝缘衬套600上，并且在所述第一绝缘层110上开设有第一孔槽121，所述第一孔槽121的位置与第一igbt100发射极e1的位置对应，所述第二矩形凹腔621底部的所述绝缘衬套600上贯穿开设有第二孔槽123，所述第二孔槽123贯穿所述第一绝缘层110。

在所述第一绝缘层110外侧设置第一导线122，可以用气相沉积的方式形成一导电层，在该导电层上刻蚀出所述第一导线122，所述第一导线122第一端贯穿所述第一孔槽121连接所述第一igbt100发射极e1，所述第一导线122第二端贯穿所述第二孔槽123连接第二igbt500集电极c2，从而将所述第一igbt100和第二igbt500串联形成一整体模块，便于逆变器整体组装，将两个整体模块并联输出就搭建成单相逆变器，将三个整体模块并联输出即可搭建成三相逆变器，简化系统结构。

所述第三矩形凹腔622的开口方向与所述第二矩形凹腔621开口方向一致，将内置电感300设置在所述第三矩形凹腔622中，且将所述内置电感300的首端连接至所述第一igbt100发射极e1与所述第二igbt500集电极c2的共接端，所述内置电感300的尾端从所述第三矩形凹腔622中向外引出并连接至交流电源。

内置电感300的制备方法为：

将所述第三矩形凹腔622朝上设置，在所述第三矩形凹腔622两侧分别设置有一绝缘隔层210，将第三矩形凹腔622分别与第一矩形凹腔611和第二矩形凹腔621隔离，在绝缘隔层210中设置有一第一屏蔽层211，所述第一屏蔽层211所在平面与所述开口平面垂直，且所述第一屏蔽层211面积覆盖所述igbt的纵向端面，从而将各个凹腔之间的信号干扰隔绝。

随后在所述第三矩形凹腔622底部填充有第二绝缘层340，所述第二绝缘层340的顶部设置一第二屏蔽层221，所述第二屏蔽层221覆盖所述第三矩形凹腔622的横截面；所述第二屏蔽层221顶部依次间隔设置有若干第三绝缘层222，在每个所述第三绝缘层222中通过刻蚀和气相沉积的方式设置有一平面型螺旋线圈。

第一层螺旋线圈设置完毕后，在底层第三绝缘层222上设置一层第三绝缘层222，在上一层第三绝缘层222中继续形成第二层螺旋线圈，以及叠加设置，使得各个所述螺旋线圈通过所述第三绝缘层222间隔重叠设置，且相邻两个所述螺旋线圈首尾导电连接。

具体的，如图所示，所述内置电感300包括交互间隔设置第一螺旋线圈331和第二螺旋线圈332，本实施例中，螺旋线圈螺旋设置在每层第三绝缘层222中，第一螺旋线圈331和第二螺旋线圈332的绕制方向相反，且所述第二螺旋线圈332的中心端连接相邻第一侧所述第一螺旋线圈331的中心端，所述第二螺旋线圈332的外围端连接相邻第二侧所述第一螺旋线圈331的外围端，使得第一螺旋线圈331和第二螺旋线圈332中的电流流向相同，形成完整的内置电感300。

每个螺旋线圈的中心端设置一第一接头303，每个螺旋线圈的外围端设置一第二接头304，相邻两层螺旋线圈上的第一接头303或第二接头304通过导线导电连接，该导线贯穿在相邻两个第一接头303或第二接头304之间的第三绝缘层222中。

所述第三矩形凹腔622顶部设置一第三屏蔽层231，所述第三屏蔽层231覆盖所述第三矩形凹腔622的横截面，且所述第三屏蔽层231位于所述螺旋线圈顶部。从而在内置电感300的上下两端通过第二屏蔽层221和第三屏蔽层231进行信号屏蔽，同时在内置电感300的左右两层也有第一屏蔽层211进行信号屏蔽，避免内置电感300上的震荡信号干扰其他器件，减少两侧igbt和内置电感300之间的相互干扰。

在所述第三屏蔽层231顶部填充有第四绝缘层230，所述第四绝缘层230中设置有一mos管400，mos管400可以通过现有工艺进行制备，所述mos管400的栅极g3、源极s和漏极d从所述第四绝缘层230向外引出，也就是从第三矩形凹腔622的开口端向外引出。

所述第一绝缘层110、第三矩形凹腔622底部、第二绝缘层340、第二屏蔽层221上依次开设有贯通的连通的第三孔槽，所述第三孔槽中用气相沉积的方式设置有第二导线223，最底部的所述第一螺旋线圈331的外围端304通过所述第二导线223与所述第一导线122连接，使得所述内置电感300的首端连接至所述第一igbt100发射极e1与所述第二igbt500集电极c2的共接端。

所述第三屏蔽层231和第四绝缘层230上依次开设有贯通的连通的第四孔槽，所述第四孔槽中设置有第三导线302，所述第三导线302第一端与最顶部的所述第二螺旋线圈332的外围端304连接，所述第三导线302的第二端从所述第四绝缘层230向外引出连接至交流电源端，从而使得所述内置电感300的尾端连接至交流电源端。从而形成一完整的整体模块，且在每个整体模块中集成有内置电感300，通过该内置电感300后向外输出，减小逆变器输出谐波干扰和漏电流，提高逆变器输出电源质量。两个整体模块并联而成单相逆变器，三个整体模块并联而成三相逆变器，简化系统安装结构。

所述第三绝缘层222中设置有一第四导线301，所述第四导线301的第一端与中心相邻两个所述第一螺旋线圈331和第二螺旋线圈332的共接端连接，所述第四导线301的第二端从所述第四绝缘层230向外引出并通过导线401与所述mos管400的源极s连接，所述mos管400的漏极d通过导线402与所述第三导线302的引出端连接，从而将mos管400并联在部分内置电感300的两端。

本发明中，将内置电感300均等分为两段电感310和320，将mos管400并联在第二段电感320两侧，当控制mos管400闭合时，即将第二段电感320短接，系统只接入第一段电感310；当控制mos管400断开时，即将第二段电感320接入系统，系统中接入整个内置电感300。由此，通过控制mos管400的开关频率，使得该内置电感300的电感值可以连续选择性输出，可以根据系统功率和开关频率来匹配接入电感值的大小，解决了系统功率和电感值匹配问题。

可以理解的是，不仅限于将内置电感300均分成两段，可以根据需求分成若干段，在每一段电感两段并联一个类似于mos管400的开关管即可。

由上所述，本发明中，公开了一种提高电能输出质量的船用逆变器，将两个igbt模块串联形成一个整体模块，便于逆变器整体组装，将两个整体模块并联输出就搭建成单相逆变器，将三个整体模块并联输出即可搭建成三相逆变器，简化系统结构；进一步的，在每个整体模块中集成有内置电感300，通过该内置电感300后向外输出，减小逆变器输出谐波干扰和漏电流，提高逆变器输出电源质量；同时，该内置电感300的电感值可以选择输出，可以根据系统功率和开关频率来匹配接入电感值的大小，解决了系统功率和电感值匹配问题。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。