一种功率组件和变流器的制作方法

本发明涉及变流器，具体涉及一种功率组件和变流器。

背景技术：

1、变流器广泛应用于电力系统、轨道交通、军工、石油机械、新能源汽车、风力发电、太阳能光伏等领域，其连接于电池系统与电网之间，用于实现电能的双向转换，可控制想蓄电池的充电和和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。同时，npc(neutral point clamp)型或者anpc(active neutral point clamp)型三电平拓扑可以利用低阻断电压的igbt器件实现直流母线电压的提高，进而提升交流输出电压、扩大系统功率等级，因此在变流器中得到了广泛应用。

2、常规的，变流器中主要包括有功率组件，该功率组件用于实现直流电和交流电的双向变换。变流器中的功率组件一般包括直流模组和功率模组，直流模组主要包括直流电容池和电容母排，功率模组主要包括功率管组和散热器，功率管组安装在散热器上，再与直流母排通过输入排连接。具体的，参照图1，其示出了现有技术中变流器内功率组件的结构。该功率组件可包括有电容母排01、直流电容池02、输入排03、功率管组04、输出排05、散热器06。其中，输入排03、功率管组04、输出排05组成上述的功率模组，该功率管组04安装在散热器06上，散热器06采用风冷散热器，其背部具有散热鳍片，因此输入排03、功率管组04、输出排05均安装于散热器06的正面。其中，由于功率装置的输出为三相交流电，因此其功率模组共包括三个功率管组04和三个对应的散热器06，每一功率管组04均安装在一散热器06上，三个功率模组中的输入排03均连接在电容母排01上。更进一步的，电容母排01包括有正极板、负极板和中性板，三者层叠设置，相互之间通过绝缘板阻隔；对应的，每一功率模组中的输入排03也包括有正极板、负极板和中性板，并与电容母排01中的各极板对应连接。

3、参照图2，其示出了现有技术中的三电平拓扑结构的电路图。对于采用三电平拓扑结构的功率组件而言，上述的功率管组04在每一个完整的三电平拓扑结构中，一般包括有三个igbt器件，对应于图2所示的电路，管1和管2为一输入管，管3和管4为一输入管，管5和管6为输出管。管1第一端接入电容母排的正极板，管2第一端接入电容母排的中性板，管1和管2的第二端连接后再与管5的第一端相接；管3第一端接入电容母排的负极板，管4第一端接入电容母排的中性板，管3和管4的第二端连接后再与管6的第一端相接；管5和管6的第二端再与输出排相接。

4、参照图1，直流电容池以矩形阵列的方式排布安装在电容母排上，而三个功率模组与电容母排连接的位置均位于上方，导致位于电容母排下侧位置的电容距离功率模组的取电点过远，会导致换流回路过长，杂散电感增加；同时，位于电容母排上侧位置的电容距离功率模组的取电点过近，导致该部分电容的电流纹波过大，温度容易过高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种功率组件和变流器，其能够改善现有功率组件中杂散电感高、电容的电流纹波大的问题。

2、为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种功率组件，其包括：电容模组，其包括直流电容池和电容母排；所述直流电容池包括第一电容阵列和第二电容阵列，所述第一电容阵列和第二电容阵列均包括若干电容，且二者沿上下方向分别位于所述电容母排的上侧位置和下侧位置；和功率模组，其包括功率管组和接线部件；所述功率管组用于实现电能变换；所述接线部件用于连接所述功率管组和所述电容母排，其与所述电容母排的取电部位于所述第一电容阵列和第二电容阵列之间。

4、进一步的，所述第一电容阵列和第二电容阵列均以矩形阵列的方式排布，且电容的数量和排布方式相同。

5、进一步的，所述第一电容阵列和第二电容阵列中，电容在上下方向上的单位数量小于其在左右方向上的单位数量。

6、进一步的，所述电容母排包括层叠设置的第一极板、第二极板和第三极板；所述第一电容阵列的两端分别连接于所述第一极板和第二极板；所述第二电容阵列的两端分别连接于所述第二极板和第三极板。

7、进一步的，所述接线部件包括与第一极板连接的第一接线单元，与第二极板连接的第二接线单元和与第三极板连接的第三接线单元；所述第一接线单元与所述电容母排的取电部靠近所述第一电容阵列；所述第三接线单元与所述电容母排的取电部靠近所述第二电容阵列。

8、进一步的，所述第一接线单元、第二接线单元和第三接线单元与所述电容母排的取电部在左右方向上延续。

9、进一步的，所述功率模组还包括至少一安装基体；所述安装基体背离所述电容母排的一侧表面形成与所述电容母排平行的安装面；所述功率管组固定于所述安装面；所述第一接线单元、第二接线单元和第三接线单元为层叠设置的接线排。

10、进一步的，所述功率模组还包括至少一安装基体；所述安装基体形成有两相互背离且均与所述电容母排平行的安装面；所述功率管组包括至少一单相开关管组，每一所述单相开关管组均包括若干开关模块，每一所述开关模块包括第一输入管、第二输入管和输出管，其中第一输入管位于背离所述电容母排的安装面，第二输入管位于朝向所述电容母排的安装面；所述第一接线单元为接线排，其与所述第一输入管的第一端中的第一接线端连接；所述第二接线单元包括接线排和若干接线柱，其中的接线排与所述第一接线单元层叠设置，并与各所述第一输入管的第一端中的第二接线端连接，其中的各接线柱与各所述第二输入管的第一端中的第一接线端连接；所述第三接线单元为若干接线柱，其与各所述第二输入管的第二端中的第二接线端连接。

11、进一步的，所述电容母排的输入端与所述功率模组的输出端，在上下方向上位于相背离的位置。

12、此外，本发明还提供一种变流器，其包括如上述任一项所述的功率组件。

13、由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

14、1、本发明提供的功率组件中，将功率模组中接线部件与电容母排的取电部设于电容母排上的第一电容阵列和第二电容阵列之间，也就是将原本均位于取电部同一侧的直流电容池，分为两个部分并分列取电部两侧，因此在同样或相近的电容母排的尺寸下，存在两个位置的电容都是最为靠近取电部，这两个位置的电容可分散功率模组的电容纹波，降低电容整体温度；而距离取电部最远位置的电容，距离又相较于常规方式更短，从而可缩短换流回路，降低整体的杂散电感；由此，通过上述技术手段，改善了现有的功率组件中，因直流电容池排列方式导致的杂散电感高、电流纹波大的问题，在不对电容母排的尺寸进行较多增加的前提下，降低了功率组件的杂散电感和直流电容池的电容纹波。

15、2、以矩形阵列的方式排布电容，该种排布方式可保证在上下方向上，位于同一行的沿左右方向排布的电容与取电部的距离相等，同时每一行的电容数量一致，因此不同行的电容以距离取电部的距离远近为依据，电流纹波逐渐减小，从而可避免在靠近取电部的位置设置过多电容导致电流纹波大的电容数量过多，也可避免在远离取电部的位置设置过多电容导致整体杂散电感过高；并且，令第一电容阵列和第二电容阵列中电容的数量和排布方式相同，则第一电容阵列和第二电容阵列对杂散电感和电流纹波的影响相同，杂散电感和电流纹波可平均地分散至第一、第二电容阵列，功率组件的整体电气均衡性能更好。

16、3、令电容在上下方向上的单位数量小于其在左右方向上的单位数量，即电容左右方向数量多于上下方向数量，由此可大幅度降低最远离取电部的那一行电容距离取电部的距离，减小整体杂散电感；同时又可通过增加靠近取电部的那一行电容的数量，将电流纹波分散至更多电容之中，减少电流纹波对电容的影响。

17、4、电容母排设置层叠的第一、第二和第三极板，第一电容阵列接在第一极板和第二极板之间，第二电容阵列接在第二极板和第三极板之间，从而在实际的空间上将三电平拓扑电路结构中的两个电容分离；这种分离的结构，可以便于电容母排与电容之间的连接，电容母排上用于连接各个电容的接线部位，对应于相应的第一电容阵列和第二电容阵列，可在对应的极板上集中设置。

18、5、接线部件包括第一、第二和第三接线单元，三者分别连接电容母排上的第一、第二和第三极板，并且令第一接线单元的取电部靠近第一电容阵列，令第三接线单元的取电部靠近第二电容阵列，使得在电路上对应的功率管组的部分能够在空间上也更接近对应的电容，从而减小电路损耗，提高功率组件的运行效率。

19、6、第一、第二、第三接线单元的取电部在左右方向上延续，而电容模组中的电容也在左右方向上有排列，因此同一接线单元对应的取电部与同一行的电容的距离相等，只需要调整电容的排布方式，即可改善整体的杂散电感，并降低电容的电流纹波。

20、7、将第一、第二和第三接线单元设置为层叠的接线排，三者的取电部可沿上下方向依次地排布在电容母排上，接线排可将电能汇流，便于功率模组与电容模组接线。

21、8、第一接线单元采用接线排，第二接线单元采用接线排和接线柱，第三接线单元采用接线柱，可与功率模组中开关管的排布方式相配合，靠近电容母排的开关管可采用接线柱连接，远离电容母排的开关管可采用层叠的接线排连接，层叠的接线排可减小产生的杂散电感。

22、9、电容母排的输入端与功率模组的输出端上下分置，当该功率组件安装在变流器中使用时，功率组件的整体接线在空间上更为平顺，可避免线路的互相干涉。