飞跨电容变换器的制作方法

专利2026-02-18  4


本申请属于电力电子功率变换器领域,具体涉及一种飞跨电容变换器。


背景技术:

1、飞跨电容变换器具有电路结构简单、半导体功率开关器件数量少、能够输出多电平等多种优势,广泛应用于低压dc/dc以及dc/ac功率变换。

2、目前,飞跨电容变换器普遍由多个换流回路单元组成,换流回路单元包含两个功率开关器件以及两个电容。当飞跨电容变换器应用于高电压场合时,换流回路单元内绝缘要求提高,此时电气绝缘要求与低回路杂散电感要求之间存在矛盾。当换流回路单元中两个功率开关器件距离过近,高电压存在绝缘失效风险;如增加功率开关器件之间的距离,则会同时增加换流回路单元的杂散电感;这使得在高电压大功率应用中飞跨电容变换器的性能无法得到保证。


技术实现思路

1、发明目的:本申请实施例提供一种飞跨电容变换器,旨在解决现有飞跨电容变换器的性能不能满足高电压大功率的应用环境。

2、技术方案:本申请实施例所述的一种飞跨电容变换器,包括:第一直流端子、第二直流端子以及连接于所述第一直流端子和所述第二直流端子之间的变换桥臂;

3、所述变换桥臂包括:

4、第一交流端子和第二交流端子;

5、第一电位电路元件,连接于所述第一直流端子和所述第一交流端子之间;

6、第二电位电路元件,连接于所述第二直流端子和所述第二交流端子之间;

7、连接器组件,连接于所述第一电位电路元件和所述第二电位电路元件之间、且连接于所述第一交流端子和所述第二交流端子之间;

8、其中,所述变换桥臂具有参考面,所述第一电位电路元件和所述第二电位电路元件关于所述参考面呈彼此平面对称设置。

9、在一些实施例中,所述第一电位电路元件的电位高于所述第二电位电路元件的电位。

10、在一些实施例中,所述飞跨电容变换器还包括:

11、绝缘件,设置于所述第一电位电路元件和所述第二电位电路元件之间,且所述绝缘件沿着所述参考面延伸设置;所述绝缘件设有避让区域,所述连接器组件穿设于所述避让区域。

12、在一些实施例中,所述飞跨电容变换器还包括:

13、第一电位连接件,设置于所述绝缘件朝向所述第一电位电路元件的一侧,所述第一电位连接件用于电气连接所述第一电位电路元件的各电路元件;

14、第二电位连接件,设置于所述绝缘件朝向所述第二电位电路元件的一侧,所述第二电位连接件用于电气连接所述第二电位电路元件的各电路元件。

15、在一些实施例中,所述第一电位连接件和所述第二电位连接件关于所述参考面呈彼此平面对称设置。

16、在一些实施例中,所述绝缘件、所述第一电位连接件和所述第二电位连接件为分体式结构;和/或,

17、所述绝缘件采用绝缘材料加工而成,所述第一电位连接件和所述第二电位连接件分别采用印刷电路板或叠层母排的方式加工而成。

18、在一些实施例中,所述绝缘件、所述第一电位连接件和所述第二电位连接件为一体式结构;和/或,

19、所述绝缘件、所述第一电位连接件和所述第二电位连接件采用多层印刷电路板或多层叠层母排的方式一体成型。

20、在一些实施例中,所述第一电位电路元件包括多个第一功率器件、第一电容以及第二电容,所述多个第一功率器件串联于所述第一直流端子和所述第一交流端子之间,所述第一电容连接所述第一直流端子且并联于所述第一功率器件远离所述第一交流端子的一侧,所述第二电容并联于相邻两个所述第一功率器件之间;

21、所述第二电位电路元件包括多个第二功率器件、第三电容以及第四电容,所述多个第二功率器件串联于所述第二直流端子和所述第二交流端子之间,所述第三电容连接所述第二直流端子且并联于所述第二功率器件远离所述第二交流端子的一侧,所述第四电容并联于相邻两个所述第二功率器件之间;

22、所述连接器组件包括第一连接器、第二连接器和第三连接器,所述第一连接器串联所述第一电容和所述第三电容,所述第二连接器串联所述第二电容和所述第四电容,所述第三连接器串联所述第一交流端子和所述第二交流端子。

23、在一些实施例中,所述飞跨电容变换器还包括:

24、散热装置,设置于所述第一电位电路元件和/或所述第二电位电路元件,用于实现所述第一功率器件和/或所述第二功率器件的散热;

25、其中,所述第一功率器件的所述散热装置和所述第二功率器件的所述散热装置分别位于所述参考面的两侧。

26、在一些实施例中,所述第一功率器件和所述第二功率器件一一对应且关于所述参考面呈彼此平面对称设置,所述第一功率器件和所述第二功率器件均为n个,n≥2;

27、所述第二电容和所述第四电容一一对应且关于所述参考面呈彼此平面对称设置,所述第二电容和所述第四电容均为m个,m=n-1。

28、在一些实施例中,所述第一功率器件和所述第二功率器件选自功率二极管、功率晶体管、功率模块中的一种或者多种。

29、有益效果:与现有技术相比,本申请实施例的飞跨电容变换器包括:第一直流端子、第二直流端子以及连接于第一直流端子和第二直流端子之间的变换桥臂;变换桥臂包括:第一交流端子和第二交流端子;第一电位电路元件,连接于第一直流端子和第一交流端子之间;第二电位电路元件,连接于第二直流端子和第二交流端子之间;连接器组件,连接于第一电位电路元件和第二电位电路元件之间,且连接于第一交流端子和第二交流端子之间;其中,变换桥臂具有参考面,第一电位电路元件和第二电位电路元件关于参考面呈彼此平面对称设置。该飞跨电容变换器的变换桥臂采用平面对称结构布局,一方面,降低了换流回路杂散电感,有利于降低变换器内功率开关器件的瞬态尖峰电压,减小电磁干扰水平,提高变换器可靠性;另一方面,对称结构增大了变换器内高、低电位器件之间的爬电距离,保障了绝缘性能,有利于提高系统工作电压;再者,对称结构使得相邻功率开关器件之间的电压差仅为单个功率开关器件工作电压,降低了对爬电距离以及电气间隙要求,有利于缩小变换器整体体积,提高功率密度。



技术特征:

1.一种飞跨电容变换器,其特征在于,包括:第一直流端子(100)、第二直流端子(200)以及连接于所述第一直流端子(100)和所述第二直流端子(200)之间的变换桥臂;

2.根据权利要求1所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述第一电位电路元件(300)的电位高于所述第二电位电路元件(400)的电位。

3.根据权利要求1所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述飞跨电容变换器还包括:

4.根据权利要求3所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述飞跨电容变换器还包括:

5.根据权利要求4所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述第一电位连接件(820)和所述第二电位连接件(830)关于所述参考面(aa’)呈彼此平面对称设置。

6.根据权利要求4所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述绝缘件(810)、所述第一电位连接件(820)和所述第二电位连接件(830)为分体式结构;和/或,

7.根据权利要求4所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述绝缘件(810)、所述第一电位连接件(820)和所述第二电位连接件(830)为一体式结构;和/或,

8.根据权利要求1~7任一项所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述第一电位电路元件(300)包括多个第一功率器件(310)、第一电容(320)以及第二电容(330),所述多个第一功率器件(310)串联于所述第一直流端子(100)和所述第一交流端子(600)之间,所述第一电容(320)连接所述第一直流端子(100)且并联于所述第一功率器件(310)远离所述第一交流端子(600)的一侧,所述第二电容(330)并联于相邻两个所述第一功率器件(310)之间;

9.根据权利要求8所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述飞跨电容变换器还包括:

10.根据权利要求8所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述第一功率器件(310)和所述第二功率器件(410)一一对应且关于所述参考面(aa’)呈彼此平面对称设置,所述第一功率器件(310)和所述第二功率器件(410)均为n个,n≥2;

11.根据权利要求8所述的飞跨电容变换器,其特征在于,所述第一功率器件(310)和所述第二功率器件(410)选自功率二极管、功率晶体管、功率模块中的一种或者多种。


技术总结
本申请公开了一种飞跨电容变换器,属于电力电子功率变换器领域,包括:第一直流端子、第二直流端子以及连接于第一直流端子和第二直流端子之间的变换桥臂;变换桥臂包括:第一交流端子和第二交流端子;第一电位电路元件,连接于第一直流端子和第一交流端子之间;第二电位电路元件,连接于第二直流端子和第二交流端子之间;连接器组件,连接于第一电位电路元件和第二电位电路元件之间,且连接于第一交流端子和第二交流端子之间;其中,变换桥臂具有参考面,第一电位电路元件和第二电位电路元件关于参考面呈彼此平面对称设置。该飞跨电容变换器的变换桥臂采用平面对称结构布局,能够提高最高工作电压并降低杂散电感,满足高压大功率应用的性能需求。

技术研发人员:骆仁松,汪涛,张茂强,虞晓阳,黄樟坚
受保护的技术使用者:南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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