一种板卡级串联逆变功率桥的制作方法

1.本实用新型涉及逆变功率器件技术领域，尤其是涉及一种板卡级串联逆变功率桥。


背景技术：

2.目前串联逆变功率桥单元多采用分立功率器件加驱动板相结合构成。感应加热电源多以谐振频率高低和设备功率大小来划分不同的应用领域。在谐振频率为中频、超音频(1khz
‑
50khz)范围内，逆变功率器件多采用igbt模块实现，在谐振频率为高频(100khz
‑
1000khz)范围内，逆变功率器件多采用mosfet模块实现。
3.由于两种模块在封装、外形尺寸及安装方式上的差异，逆变桥的结构需设计为两种样式。另外由于逆变桥大小及功率器件的差异，功率单元的驱动板亦需设计为两种样式。两种不同的结构方式对物料储备、生产调试等均提出一定的要求。
4.从电气性能上讲，驱动板与功率桥分离的设计方式，需要在两者之间用脉冲线进行连接，而脉冲线的长度亦会对驱动脉冲的质量产生一定的影响。由于脉冲线有正负之分，当多管并联时，存在错接的可能性，而该情况实际中是很难完全避免的。
5.对于串联形式的感应加热设备而言，需要增加高频低容值的滤波电容来吸收逆变侧返回的能量。由于受结构所限，该组电容只能加在直流电源的输入口，吸收效果会打一些折扣。


技术实现要素：

6.针对以上问题，本实用新型提供了如下技术方案：
7.一种板卡级串联逆变功率桥，包括两块背靠背安置的桥心电容板，桥心电容板由pcb板和若干个电容元器件组成，电容元器件矩阵分布在pcb板上；桥心电容板外侧分别对应设置有一块逆变驱动功率桥板，逆变驱动功率桥板包括pcb板，pcb板上设置有水冷条和驱动及保护电路；桥心电容板和逆变驱动功率桥板竖直平行设置，两块桥心电容板上端通过第一交流输出汇流排电连接，两块逆变驱动功率桥板上端通过第二交流输出汇流排电连接，相邻桥心电容板、逆变驱动功率桥板之间通过直流母线连接排电连接。
8.优选的，所述水冷条包括铜管和保护框，保护框固定套设在铜管外部，保护框焊接在pcb板上。
9.优选的，所述第一交流输出汇流排整体为凸字形铜板，两侧对称垂直设置有翻沿，翻沿上设置有用于电连接的安装孔，第一交流汇流排较窄一端设置有用于电连接的两个导线孔。
10.优选的，所述第二交流输出汇流排整体为矩形铜板，底部正中间固定有横条，横条用于将两块桥心电容板分隔开，横条沿长度方向上设置有用于电连接的安装孔；第二交流汇流排前端垂直设置有翻边，翻边与横条不接触，翻边上设置有用于电连接的两个导线孔。
11.优选的，所述直流母线连接排整体为矩形铜板，两侧对称垂直设置有翻边，翻边沿
长度方向设置有用于电连接的安装孔，直流母线连接排前端设置有用于电连接的单个导线孔。
12.优选的，所述直流母线连接排与桥心电容板、逆变驱动功率桥板的电连接处分别使用压接铜条进行加固。
13.优选的，还包括两块环氧绝缘丝板，环氧绝缘丝板分别固定设置在逆变功率桥的上下两端。
14.本实用新型采用上述逆变功率桥，具有如下优势：
15.1、功率器件直接安装在pcb上，无需额外的双绞脉冲连线，在pcb上直接通过印制线连接。在电气性能上脉冲信号的质量得到了保证，也不会带来错接脉冲的可能性，同时也减少了人工接线时间，有利于提高产品组装效率；
16.2、桥心电容板通过正负连接铜排(直流母线连接排)直接安装在逆变驱动功率桥板上，实现了两者之间最短路径的安装方式，极大的保证了对逆变功率桥板工作时的无功能量的吸收效果；
17.3、通过功率器件封装形式的选择，将原来由分立功率桥，分立驱动板构成的逆变功率单元集成到pcb上。相同的结构，只需配以不同型号的功率器件，便可满足不同频率段的需求。结构形式上的改动为后续环节带来极大的便利。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例的侧视图；
19.图2为本实用新型实施例的俯视图(不含上部分环氧丝板)；
20.图3为本实用新型实施例的正视图(不含上部分环氧丝板)；
21.图4为本实用新型实施例中逆变驱动功率桥板的结构示意图；
22.图5为本实用新型实施例中桥心电容板的结构示意图；
23.图6为本实用新型实施例中直流母线连接排的俯视图(a)、侧视图(b)和正视图(c)；
24.图7为本实用新型实施例中第一交流输出汇流排的俯视图(a)、侧视图(b)和正视图(c)；
25.图8为本实用新型实施例中第二交流输出汇流排的俯视图(a)、侧视图(b)和正视图(c)。
26.附图标记
27.1、第一交流输出汇流排；2、逆变驱动功率桥板；3、水冷条；4、驱动及保护电路；5、第二交流输出汇流排；6、环氧绝缘丝板；7、支柱；8、直流母线连接排；9、压接铜条；10、电容；11、桥心电容板。
具体实施方式
28.以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
29.如图所示的一种板卡级串联逆变功率桥，包括两块背靠背安置的桥心电容板11，桥心电容板11外侧分别对应设置有一块逆变驱动功率桥板2，桥心电容板11和逆变驱动功率桥板2竖直平行设置。
30.桥心电容板11由pcb板和若干个电容10元器件组成，电容10元器件矩阵分布在pcb板上。桥心电容板11的主要作用是用高频无感电容吸收逆变换流时往整流侧返回的无功能量，保护整流侧的电解滤波电容。
31.逆变驱动功率桥板2的主要作用是实现变流调节，其将控制侧的弱信号经隔离芯片后转换为的强电信号，用以控制板卡上功率器件的开通关断，实现能量的调节功能。逆变驱动功率桥板2包括pcb板，pcb板上设置有水冷条3和驱动及保护电路4。保护电路用以监测功率器件的时时状况对其进行保护，防止异常情况对功率器件带来的损害。水冷条3用以交换功率器件工作时产生的热量。水冷条3包括铜管和保护框，保护框固定套设在铜管外部，保护框焊接在pcb板上。焊接时，水冷条3两端连接水冷线路。
32.两块桥心电容板11上端通过第一交流输出汇流排1电连接，两块逆变驱动功率桥板2上端通过第二交流输出汇流排5电连接，相邻桥心电容板11、逆变驱动功率桥板2之间通过直流母线连接排8电连接。第一交流输出汇流排1和第二交流输出汇流排5之间设置绝缘隔板，防止电路短路连接。
33.第一交流输出汇流排1整体为凸字形铜板，两侧对称垂直设置有翻沿，翻沿上设置有用于电连接的安装孔，第一交流汇流排较窄一端设置有用于电连接的两个导线孔。
34.第二交流输出汇流排5整体为矩形铜板，底部正中间固定有横条，横条用于将两块桥心电容板11分隔开，横条沿长度方向上设置有用于电连接的安装孔。第二交流汇流排前端垂直设置有翻边，翻边与横条不接触，翻边上设置有用于电连接的两个导线孔。
35.直流母线连接排8整体为矩形铜板，两侧对称垂直设置有翻边，翻边沿长度方向设置有用于电连接的安装孔，直流母线连接排8前端设置有用于电连接的单个导线孔。两块直流母线连接排8分别连接电源正负极。直流母线连接排8与桥心电容板11、逆变驱动功率桥板2的电连接处分别使用压接铜条9进行加固，同时也保证了两者接触面积的平整度。
36.为保护电路元器件，在逆变功率桥上下两端安装环氧绝缘丝板6。
37.此外，本设计中逆变驱动功率桥板2采用采用to
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247封装方式。对于不同频率段的设备，通过焊接相应的功率器件即可。比如，在超音频阶段选择to
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247封装的igbt功率管，在高频段选择to
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247封装的mosfet功率管即可，而驱动功率桥板是完全相同的。这极大的精简了线路板的种类，逆变桥的种类，方便储料备料，硬件调试等。
38.组装方面，先将两块桥心电容板11用第二交流输出汇流排5固定，桥心电容板11上加支柱7及直流母线连接排8用以连接逆变驱动板，相同的方式将另一半组装好，然后再用第一交流输出汇流排1连接两块逆变驱动功率桥板2的输出孔。
39.综上，本实用新型采用上述结构的板卡级串联逆变功率桥，精简电路，实现线路板之间的最短连接，极大保证了对逆变功率桥板工作时的无功能量的吸收效果。不需要脉冲线连接，减少人工接线时间。相同的结构，只需配以不同型号的功率器件，可满足不同频率段的需求。
40.以上是本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此本实用新型的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。