用于逆变器的功率装置及逆变器的制作方法

本实用新型实施例涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种用于逆变器的功率装置及逆变器。

背景技术：

逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置，逆变器内部的关键部件包括直流母线电容模块、功率模块和散热器。

随着逆变器的功率需求逐渐增大，逆变器内部的直流母线电容模块和功率模块的数量和体积越来越大，目前，直流母线电容模块和功率模块采用平铺结构设置，整机体积较大，需要使用大量电缆或者铜排连接各个模块，功率传输路径较长，整机成本较高。

例如，授权公告号cn203645557u提出的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，直流母线电容模块和功率模块以彼此对应的状态设置在安装地板的一侧，直流输入端位于直流母线电容模块背离功率模块的一侧，交流输出端位于功率模块背离直流母线电容模块的一侧，虽然该布局结构相对减小了逆变器的体积，但是，整机仍然需要使用大量的电缆或者铜排，整机生产成本较高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于逆变器的功率装置及逆变器，以解决整机功率结构布局不合理的问题，缩小了整机体积，减少了电缆或者铜排的使用。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于逆变器的功率装置，包括：直流支撑电容模块、功率模块和散热器，其中，所述功率模块固定于所述散热器的安装板上，所述功率模块用于将直流电压转换为交流电压；所述直流支撑电容模块包括多个电容本体和母排，多个所述电容本体通过所述母排并联连接，所述母排竖直设置，所述母排设置于所述电容本体靠近所述功率模块的一侧，所述母排平行于所述功率模块所在的平面，所述电容本体垂直于所述功率模块所在的平面，所述母排的输入端设置于所述母排的底端，所述母排的输出端设置于所述母排的顶端，所述功率模块的输入端设置于所述功率模块的顶端，所述功率模块的输出端设置于所述功率模块的底端，所述母排的输出端与所述功率模块的输入端相连。

可选地，所述母排的输出端具有折弯部，所述折弯部用于连接所述功率模块的输入端。

可选地，所述母排包括正极母排、负极母排和第一绝缘层，所述正极母排的输入端与每个所述电容本体的正极相连，所述负极母排与每个所述电容本体的负极相连，所述正极母排和所述负极母排相互交叠设置，所述正极母排和所述负极母排之间设置所述第一绝缘层，所述第一绝缘层用于将所述正极母排和所述负极母排绝缘分隔。

可选地，所述用于逆变器的功率装置还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述母排的输入端和所述功率模块的输出端之间，所述第二绝缘层用于将所述母排的输入端和所述功率模块的输出端绝缘分隔。

可选地，所述用于逆变器的功率装置还包括吸收电容，所述吸收电容设置于所述母排和所述功率模块的连接处，所述吸收电容用于吸收尖峰电压。

可选地，所述用于逆变器的功率装置还包括滤波电感，所述滤波电感的输入端与所述功率模块的输出端相连，所述滤波电感的输出端与所述交流输出线相连。

可选地，所述直流支撑电容模块还包括电容组外壳和安装支架，每个所述电容本体背离所述母排一侧设置紧固结构，所述紧固结构用于将所述电容本体固定于所述电容组外壳，所述安装支架设置于所述电容组外壳底端，所述安装支架用于固定所述电容组外壳。

可选地，多个所述电容本体交错排列。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种逆变器，包括箱体和上述用于逆变器的功率装置，所述用于逆变器的功率装置通过安装支架固定于所述箱体内，所述箱体底面设置有开孔，直流输入线贯穿所述开孔与所述用于逆变器的功率装置的母排的输入端相连，交流输出线贯穿所述开孔与所述用于逆变器的功率装置的功率模块的输出端相连。

可选地，所述直流输入线为铜排或功率电缆，所述交流输出线为铜排或功率电缆。

本实用新型实施例提供的逆变器，包括上述功率装置，通过设置母排竖直放置、直流支撑电容模块与功率模块相对排布的结构，将母排的输入端和功率模块的输出端均设置在底端，解决了整机功率结构布局不合理的问题，提高了整机的功率密度，缩小了整机的体积，缩短了功率传输的路径，减少了电缆或者铜排的使用，降低了生产成本，提高了整机产品的竞争力。

附图说明

图1是现有技术的用于逆变器的功率装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的用于逆变器的功率装置的左视图；

图3是本实用新型实施例的用于逆变器的功率装置的立体图；

图4是本实用新型实施例的逆变器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是现有技术中的用于逆变器的功率装置的结构示意图。

如图1所示，逆变器内部的关键部件包括多个电容本体01、母排02、功率模块03和散热器04。如图1所示，电容本体01平行于竖直方向y设置，母排02平行于水平方向x设置，外部电源输入的直流电压通过直流输入线05发送至母排02的输入端in1，电容本体01用于存储电能，并对直流电压进行滤波处理，母排02将滤波处理后的直流电压通过位于左端的输出端out1和连接线铜排07发送至位于右端的功率模块03的输入端in2，功率模块03用于将直流电压转换为交流电压，并通过功率模块03的输出端out2和交流输出线06将交流电压发送给用电负载的供电端。

在图1所示的功率装置中，由于电容本体01和功率模块03在竖直方向y上平铺设置，导致整机的体积较大，且整机的功率密度较低。如图1所示，在功率从直流侧传输至交流侧的过程中，使用接线铜排07进行各部件的连接，组成闭合的功率传输路径，功率的传输方向由黑色箭头示出，此时，使用了大量电缆或者铜排进行功率传输，功率传输路径的长度l0＝母排02的长度l02+第一连接铜排的长度l071+第二连接铜排的长度l072+第三连接铜排的长度l073+直流输入线05的长度l05+交流输出线06的长度l06，功率传输路径较长，导致整机的生产成本较高。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种用于逆变器的功率装置，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。

图2是本实用新型实施例的用于逆变器的功率装置的左视图。

如图2所示，用于逆变器的功率装置包括：直流支撑电容模块10、功率模块20和散热器30，其中，功率模块20固定于散热器30的安装板上，功率模块20用于将直流电压转换为交流电压；直流支撑电容模块10包括多个电容本体110和母排120，多个电容本体110通过母排120并联连接，母排120竖直设置，母排120设置于电容本体110靠近功率模块20的一侧，母排120平行于功率模块20所在的平面，电容本体110垂直于功率模块20所在的平面，母排120的输入端in10设置于母排120的底端，母排120的输出端out10设置于母排120的顶端，功率模块20的输入端in20设置于功率模块20的顶端，功率模块20的输出端out20设置于功率模块20的底端，母排120的输出端与功率模块20的输入端相连。

其中，母排120为板状导电结构，每个电容本体110平行于水平方向x设置，母排120平行于竖直方向y设置，电容本体110的电极端与母排120电连接，多个电容本体110通过母排120实现并联连接。母排120的底端和功率模块20的底端为靠近逆变器箱体的底面的一端，外部电源输入的直流电压通过直流输入线输送至位于母排120底端的输入端in10，电容本体110用于存储电能并对直流电压进行滤波、稳压处理，直流电压通过母排120自下而上传输，经位于顶端的母排120的输出端out10送至功率模块20，功率模块20将直流电压转换为交流电压，交流电压经位于底端的功率模块20的输出端out20输出至交流输出线50，交流输出线50将交流电压发送至用电负载的供电端。

本实施例中，功率装置将外部电源输入的直流电压转换为交流电压，并进行功率传输，功率传输的路径由图2所示的黑色箭头进行表示。如图2所示，母排120和功率模块20相对排布，外部电源输入的功率从直流侧传输至交流侧，母排120和功率模块20均作为功率传输的载体，用母排120和功率模块20替代了功率电缆或者铜排，功率传输路径的长度l＝母排120的长度l120+功率模块20的长度l20+直流输入线40的长度l40+交流输出线50的长度l50。由于母排120的输入端in10和功率模块20的输出端out20均位于底端，缩短了直流输入线40的长度l40和交流输出线50的长度l50。

本实施例中，通过设置母排竖直放置、直流支撑电容模块与功率模块相对排布的结构，将母排和功率模块均作为功率传输的载体，且将母排的输入端和功率模块的输出端均设置在底端，解决了整机功率结构布局不合理的问题，提高了整机的功率密度，缩小了整机的体积，缩短了功率传输的路径，减少了电缆或者铜排的使用，降低了生产成本，提高了整机产品的竞争力。

可选地，如图2所示，母排120的输出端out10具有折弯部，折弯部用于连接功率模块20的输入端in20。

其中，母排120的顶端通过折弯加工形成折弯部，折弯部与母排120一体成型，折弯部可通过螺栓与功率模块20的输入端in20紧固连接，折弯部可平行于水平方向x，可以减少铜排的使用，整机装配简单。

当然，在保证母排120的输出端out10和功率模块20的输入端in20的连接关系不变的前提下，母排120的输出端out10和功率模块20的输入端in20也可通过其他结构连接，例如，母排120的输出端out10也可通过功率电缆与功率模块20的输入端in20进行电连接，将功率电缆的一端通过螺栓与母排120的输出端out10点电连接，并将功率电缆的另一端通过螺栓与功率模块20的输入端in20电连接，对此不做限制。

图3是本实用新型实施例的用于逆变器的功率装置的立体图。

如图3所示，母排120包括正极母排1201、负极母排1202和第一绝缘层(未示出)，正极母排1201的输入端与每个电容本体110的正极相连，负极母排1202与每个电容本体110的负极相连，正极母排1201和负极母排1202相互交叠设置，正极母排1201和负极母排1202之间设置第一绝缘层，第一绝缘层用于将正极母排1201和负极母排1202绝缘分隔。

本实施例中，正极母排1201为板状导电结构，正极母排1201用于连接每个电容本体110的正极，负极母排1202为板状导电结构，负极母排1202用于连接每个电容本体110的负极，正极母排1201和负极母排1202均设置在电容本体110靠近功率模块20的一侧，正极母排1201所在的平面和负极母排1202所在的平面相互平行，且正极母排1201和负极母排1202在电容本体110所在的平面上的投影相互重合，确保电容本体110与正极母排1201和负极母排1202的可靠连接。第一绝缘层设置在正极母排1201和负极母排1202之间，第一绝缘层可为片状绝缘结构，第一绝缘层的尺寸与正极母排1201和负极母排1202的尺寸相匹配，确保正极母排1201和负极母排1202之间有效绝缘，降低短路风险。

可选地，如图3所示，用于逆变器的功率装置还包括吸收电容60，吸收电容60设置于母排120和功率模块20的连接处，吸收电容60用于吸收尖峰电压。

其中，功率模块20可包括大功率igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)单元，在功率装置工作过程中，尤其是外部电源切断时，母排120产生大量的杂散电感，导致产生尖峰电压，在母排120和功率模块20的连接处设置吸收电容，可以吸收掉尖峰电压，避免损坏igbt单元，降低整机的故障率。

可选地，如图3所示，直流支撑电容模块10还包括电容组外壳101和安装支架102，每个电容本体110背离母排120一侧设置紧固结构，紧固结构用于将电容本体110固定于电容组外壳101，安装支架102设置于电容组外壳101的底端，安装支架102用于固定电容组外壳。

本实施例中，电容组外壳101上设置有散热孔、电容安装孔和外壳安装孔，每个电容本体110背离母排120一侧设置紧固螺柱，紧固螺柱上设置有螺纹结构，紧固螺柱贯穿电容组外壳101上的电容安装孔，将每个电容本体110固定在电容组外壳101上，安装支架102与电容组外壳101的底端紧固连接，通过紧固结构(例如螺栓)将安装支架102固定在逆变器箱体的底面，可以保证母排120的底端和功率模块20的底端靠近逆变器箱体的底面，可以缩短直流输入线40和交流输出线50的长度。

可选地，用于逆变器的功率装置还包括第二绝缘层，第二绝缘层设置于母排120的输入端和功率模块20的输出端之间，第二绝缘层用于将母排120的输入端和功率模块20的输出端绝缘分隔。

本实施例中，第二绝缘层可为片状绝缘结构，第二绝缘层可通过绝缘柱固定在散热器的安装板上，可采用铜排作为直流输入线40，并采用铜排作为交流输出线50，母排120的输入端与直流输入铜排连接，功率模块20的输出端与交流输出铜排连接，第二绝缘层位于母排120的输入端和功率模块20的输出端之间，第二绝缘层的尺寸与直流输入铜排和交流输出铜排的尺寸相匹配，可以保证直流输入铜排和交流输出铜排之间可靠绝缘，避免发生短路故障。

可选地，用于逆变器的功率装置还包括滤波电感，滤波电感的输入端与功率模块20的输出端out20相连，滤波电感的输出端与交流输出线50相连。

其中，滤波电感设置在功率模块20的输出端out20与交流输出线50之间，一方面，滤波电感用于对功率模块20输出的交流电压进行滤波处理，另一方面，滤波电感自身也作为功率传输的载体，可以减少连接电缆或者铜排的使用。

可选地，多个电容本体110交错排列。

其中，多个电容本体110呈多行多列、交错排列设置，可以减小直流支撑电容模块10的体积，提高直流支撑电容模块10的功率密度。

由此，本实用新型实施例提供的用于逆变器的功率装置，通过设置母排竖直放置、直流支撑电容模块与功率模块相对排布的结构，将母排和功率模块均作为功率传输的载体，且将母排的输入端和功率模块的输出端均设置在底端，解决了整机功率结构布局不合理的问题，提高了整机的功率密度，缩小了整机的体积，缩短了功率传输的路径，减少了电缆或者铜排的使用，降低了生产成本，提高了整机产品的竞争力。

图4是本实用新型实施例的逆变器的结构示意图。

如图4所示，逆变器包括箱体100和上述用于逆变器的功率装置200，用于逆变器的功率装置200通过安装支架102固定于箱体100内，箱体100底面设置有开孔，直流输入线贯穿开孔与用于逆变器的功率装置200的母排的输入端相连，交流输出线贯穿开孔与用于逆变器的功率装置的功率模块的输出端相连。

本实施例中，用于逆变器的功率装置的母排垂直于箱体底面设置，母排的底端和功率模块的底端为靠近箱体的底面的一端，外部电源输入的直流电压通过直流输入线输送至位于母排底端的输入端，直流电压通过母排自下而上传输，经位于顶端的母排的输出端送至功率模块，功率模块将直流电压转换为交流电压，交流电压经位于底端的功率模块的输出端输出至交流输出线，交流输出线50将交流电压发送至用电负载的供电端。

在将外部电源输入的功率从直流侧传输至交流侧的过程中，母排和功率模块均作为功率传输的载体，用母排和功率模块替代了功率电缆或者铜排，同时，将母排的输入端和功率模块的输出端均设置在底端，缩短了直流输入线和交流输出线的长度，减少了电缆或者铜排的使用。

可选地，直流输入线为铜排或功率电缆，交流输出线为铜排或功率电缆。

本实施例中，在采用铜排作为直流输入线、采用铜排作为交流输出线时，母排120的输入端和功率模块20的输出端之间设置第二绝缘层，第二绝缘层可为片状绝缘结构，第二绝缘层可通过绝缘柱固定在散热器的安装板上，可采用铜排作为直流输入线40，并采用铜排作为交流输出线50，母排120的输入端与直流输入铜排连接，功率模块20的输出端与交流输出铜排连接，第二绝缘层位于母排120的输入端和功率模块20的输出端之间，第二绝缘层的尺寸与直流输入铜排和交流输出铜排的尺寸相匹配，可以保证直流输入铜排和交流输出铜排之间可靠绝缘，避免发生短路故障。

综上所述，本实用新型实施例提供的逆变器，包括上述功率装置，通过设置母排竖直放置、直流支撑电容模块与功率模块相对排布的结构，将母排和功率模块均作为功率传输的载体，且将母排的输入端和功率模块的输出端均设置在底端，解决了整机功率结构布局不合理的问题，提高了整机的功率密度，缩小了整机的体积，缩短了功率传输的路径，减少了电缆或者铜排的使用，降低了生产成本，提高了整机产品的竞争力。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。