功率模块和电力转换装置的制作方法

    技术2026-05-08  21


    本发明涉及电力电子,特别地,涉及一种功率模块和具有其的电力转换装置。


    背景技术:

    1、电力转换装置能够实现直流电和交流电的转换,在发电、输电和用电等电能应用场景中普及。例如,电力转换装置可以应用在电动汽车上,在电池系统和电网/负载之间发挥作用。功率模块是电力转换装置的核心部分,其由多个器件组构成。运行过程中,器件组生热。为了避免过热,器件组被安装在散热板上。在以往的功率模块中,器件组和散热板布置不够合理,导致排列不够紧凑,空间利用率较小。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明提供一种功率模块和具有其的电力转换装置,以解决因器件组和散热板布置不够合理而导致排列不够紧凑、空间利用率较小的问题。

    2、本发明实施例提供的功率模块包括第一器件组、第二器件组和第三器件组,第二器件组和第三器件组均与第一器件组电连接。该功率模块还包括:第一散热板,第一器件组安装在第一散热板厚度方向上的一侧;以及第二散热板,第二器件组和第三器件组分别安装在第二散热板厚度方向上的相对两侧。第一散热板和第二散热板呈夹角地布置。

    3、在一种可能的实现方式中,第一器件组和第二散热板位于第一散热板厚度方向上的同一侧。

    4、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括母排,母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,第二散热板位于第一散热板和母排之间。第一器件组与交流端电连接,第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,第三器件组与第二直流端和第三直流端电连接。

    5、在一种可能的实现方式中,第二散热板沿着背离母排的方向朝第一散热板倾斜。

    6、在一种可能的实现方式中,第二散热板与第一散热板具有夹角α,夹角α满足:110°≤α≤160。优选的,夹角α满足:130°≤α≤140。

    7、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括将第二器件组和第三器件组分别连接至第一器件组的第一线排和第二线排,第一线排包括依次相接的第1a弯折部、第1b弯折部和第1c弯折部,第二线排包括相接的第2a弯折部和第2b弯折部,第1a弯折部和第2a弯折部均与第一散热板平行且均与所述第一器件组连接,第1c弯折部和第2b弯折部均与第二散热板平行,第1c弯折部与第二器件组连接,第2b弯折部与第三器件组连接,第1a弯折部和第2a弯折部沿着远离母排的方向均延伸超过第二散热板。

    8、在一种可能的实现方式中,第二散热板与母排呈夹角地布置。

    9、在一种可能的实现方式中,第二散热板与母排具有夹角β,夹角β满足:20°≤β≤70°。优先的,夹角β满足:40°≤β≤50°。

    10、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括分别将第二器件组和第三器件组连接至母排的第三线排和第四线排,第三线排包括依次相接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,第四线排包括相接的第4a弯折部和第4b弯折部,第3a弯折部和第4a弯折部均与母排平行,第3c弯折部和第4b弯折部均与第二散热板平行,第3a弯折部和第4a弯折部沿着远离第一散热板的方向均延伸超过第二散热板。

    11、在一种可能的实现方式中,第一散热板和第二散热板彼此垂直地布置。

    12、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括将第二器件组和第三器件组分别连接至第一器件组的第一线排和第二线排,第一线排包括依次相接的第1a弯折部、第1b弯折部、第1c弯折部和第1d弯折部,第二线排包括依次相接的第2a弯折部、第2b弯折部、第2c弯折部和第2d弯折部,第1a弯折部和第2a弯折部均与第一散热板平行且与第一器件组连接,第1b弯折部和第2b弯折部与第二散热板平行且在第一散热板和第二散热板之间延伸,第1c弯折部和第2c弯折部沿着第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,第1d弯折部和2d弯折部均与第二散热板平行且分别与第二器件组和第三器件组连接。

    13、在一种可能的实现方式中,第一散热板沿其宽度方向具有相对的第一端和第二端,第一端比第二端更靠近第二散热板,第二散热板沿其厚度方向具有相对的第一侧和第二侧,其中,在第一散热板的宽度方向上,第一散热板的第一端位于第二散热板第一侧和第二侧之间。

    14、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括母排,母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,第二散热板与母排平行。第一器件组与交流端电连接,第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,第三器件组与第二直流端和第三直流端电连接。

    15、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括第三线排、第四线排和导电柱,第三线排和第四线排分别将第二器件组和第三器件组连接至导电柱,导电柱连接至母排且垂直于母排,第三线排包括依次连接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,第四线排包括依次连接的第4a弯折部、第4b弯折部和第4c弯折部,第3a弯折部和第4a弯折部与第二散热板平行且与导电柱连接,第3b弯折部和第4b弯折部沿着第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,第3c弯折部和第4c弯折部均与第二散热板平行且分别与第二器件组和第三器件组连接。

    16、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括母排,母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,第二散热板与母排垂直。第一器件组与交流端电连接,第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,第三器件组与第二直流端和第三直流端电连接。

    17、在一种可能的实现方式中,功率模块还包括第三线排、第四线排,母排包括主体部和与连接部,主体部与第二散热板垂直,连接部向第二散热板所在一侧弯折至与第二散热板平行,第三线排和第四线排分别将第二器件组和第三器件组连接至连接部,第三线排包括依次连接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,第四线排包括依次连接的第4a弯折部、第4b弯折部和第4c弯折部,第3a弯折部和第4a弯折部与第二散热板平行且与连接部连接,第3b弯折部和第4b弯折部沿着第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,第3c弯折部和第4c弯折部均与第二散热板平行且分别与第二器件组和第三器件组连接。

    18、在一种可能的实现方式中,第一器件组、第二器件组和第三器件组均为igbt器件组,每个igbt器件组包括多个并联的igbt器件。

    19、另一方面,本发明还提供一种电力转换装置,其特征在于,包括柜体以及收纳在柜体内并依次连接的直流熔断器、直流隔离开关、功率模块、电抗器、交流滤波电容和交流断路器,功率模块为上文所述的功率模块。

    20、根据发明提供的功率模块和电力转换装置,多个散热板和多个器件组排列较为紧凑,空间利用率较高。另外,根据这种布置方式,第二器件组到第一器件组的距离和第三器件组到第一器件组的距离较短且较为接近,第一线排和第二线排的长度较短且长度较为接近,使得电路传输效率较高,电阻较小,杂散电感较小。



    技术特征:

    1.一种功率模块,其特征在于,包括第一器件组和均与所述第一器件组电连接的第二器件组和第三器件组,所述功率模块还包括:

    2.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述第一器件组和所述第二散热板位于所述第一散热板厚度方向上的同一侧。

    3.根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包括母排,所述母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,所述第二散热板位于所述第一散热板和所述母排之间,其中,所述第一器件组与交流端电连接,所述第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,所述第三器件组与所述第二直流端和第三直流端电连接。

    4.根据权利要求3所述的功率模块,其特征在于,所述第二散热板沿着背离所述母排的方向朝所述第一散热板倾斜。

    5.根据权利要求4所述的功率模块,其特征在于,所述第二散热板与所述第一散热板具有夹角α,所述夹角α满足:110°≤α≤160°;

    6.根据权利要求4所述的功率模块,其特征在于,还包括将所述第二器件组和所述第三器件组分别连接至所述第一器件组的第一线排和第二线排,所述第一线排包括依次相接的第1a弯折部、第1b弯折部和第1c弯折部,所述第二线排包括相接的第2a弯折部和第2b弯折部,所述第1a弯折部和所述第2a弯折部均与所述第一散热板平行且均与所述第一器件组连接,所述第1c弯折部和所述第2b弯折部均与所述第二散热板平行,所述第1c弯折部与所述第二器件组连接,所述第2b弯折部与所述第三器件组连接,所述第1a弯折部和所述第2a弯折部沿着远离所述母排的方向均延伸超过所述第二散热板。

    7.据权利要求3所述的功率模块,其特征在于,所述第二散热板与所述母排呈夹角地布置。

    8.根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述第二散热板与所述母排具有夹角β,所述夹角β满足:20°≤β≤70°;

    9.根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包括分别将所述第二器件组和所述第三器件组连接至所述母排的第三线排和第四线排,所述第三线排包括依次相接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,所述第四线排包括相接的第4a弯折部和第4b弯折部,所述第3a弯折部和所述第4a弯折部均与所述母排平行,所述第3c弯折部和所述第4b弯折部均与所述第二散热板平行,所述第3a弯折部和所述第4a弯折部沿着远离所述第一散热板的方向均延伸超过所述第二散热板。

    10.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述第一散热板和所述第二散热板彼此垂直地布置。

    11.根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,还包括将所述第二器件组和所述第三器件组分别连接至所述第一器件组的第一线排和第二线排,所述第一线排包括依次相接的第1a弯折部、第1b弯折部、第1c弯折部和第1d弯折部,所述第二线排包括依次相接的第2a弯折部、第2b弯折部、第2c弯折部和第2d弯折部,所述第1a弯折部和所述第2a弯折部均与所述第一散热板平行且与所述第一器件组连接,所述第1b弯折部和所述第2b弯折部与所述第二散热板平行且在所述第一散热板和所述第二散热板之间延伸,所述第1c弯折部和所述第2c弯折部沿着所述第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,所述第1d弯折部和所述2d弯折部均与所述第二散热板平行且分别与所述第二器件组和所述第三器件组连接。

    12.根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,所述第一散热板沿其宽度方向具有相对的第一端和第二端,所述第一端比所述第二端更靠近所述第二散热板,所述第二散热板沿其厚度方向具有相对的第一侧和第二侧,其中,在所述第一散热板的宽度方向上,所述第一散热板的所述第一端位于所述第二散热板所述第一侧和所述第二侧之间。

    13.根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,所述功率模块还包括母排,所述母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,所述第二散热板与所述母排平行,其中,所述第一器件组与交流端电连接,所述第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,所述第三器件组与所述第二直流端和第三直流端电连接。

    14.根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,还包括第三线排、第四线排和导电柱,所述第三线排和所述第四线排分别将所述第二器件组和所述第三器件组连接至所述导电柱,所述导电柱连接至所述母排且垂直于所述母排,所述第三线排包括依次连接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,所述第四线排包括依次连接的第4a弯折部、第4b弯折部和第4c弯折部,所述第3a弯折部和所述第4a弯折部与所述第二散热板平行且与所述导电柱连接,所述第3b弯折部和所述第4b弯折部沿着所述第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,所述第3c弯折部和所述第4c弯折部均与所述第二散热板平行且分别与所述第二器件组和所述第三器件组连接。

    15.根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,所述功率模块还包括母排,所述母排提供第一直流端、第二直流端和第三直流端,所述第二散热板与所述母排垂直,其中,所述第一器件组与交流端电连接,所述第二器件组与第一直流端和第二直流端电连接,所述第三器件组与所述第二直流端和第三直流端电连接。

    16.根据权利要求15所述的功率模块,其特征在于,还包括第三线排、第四线排,所述母排包括主体部和与连接部,所述主体部与所述第二散热板垂直,所述连接部向所述第二散热板所在一侧弯折至与所述第二散热板平行,所述第三线排和所述第四线排分别将所述第二器件组和所述第三器件组连接至所述连接部,所述第三线排包括依次连接的第3a弯折部、第3b弯折部和第3c弯折部,所述第四线排包括依次连接的第4a弯折部、第4b弯折部和第4c弯折部,所述第3a弯折部和所述第4a弯折部与所述第二散热板平行且与所述连接部连接,所述第3b弯折部和所述第4b弯折部沿着所述第二散热板的厚度方向朝着相对的两侧延伸,所述第3c弯折部和所述4c弯折部均与所述第二散热板平行且分别与所述第二器件组和所述第三器件组连接。

    17.根据权利要求1至16中任一项所述的功率模块,其特征在于,所述第一器件组、所述第二器件组和所述第三器件组均为igbt器件组,每个igbt器件组包括多个并联的igbt器件。

    18.一种电力转换装置,其特征在于,包括柜体以及收纳在所述柜体内并依次连接的直流熔断器、直流隔离开关、功率模块、电抗器、交流滤波电容和交流断路器,所述功率模块为权利要求1至17中任一项所述的功率模块。


    技术总结
    本发明提供一种功率模块和具有其的电力转换装置。该功率模块包括第一器件组、第二器件组、第三器件组、第一散热板和第二散热板。第二器件组和第三器件组均与第一器件组电连接。第一器件组安装在第一散热板厚度方向上的一侧,第二器件组和第三器件组分别安装在第二散热板厚度方向上的相对两侧,第一散热板和第二散热板呈夹角地布置。根据这种布置方式,多个散热板和多个器件组排列较为紧凑,空间利用率较高,电路传输效率较高,电阻较小,杂散电感较小。

    技术研发人员:张桂森,张志国,梁朝轩,刘华
    受保护的技术使用者:珠海冠宇微电池有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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