CN104578708B - 一种适用于igbt并联的复合母排 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于IGBT并联的复合母排，所述复合母排由聚对苯二甲酸乙二醇酯PET材料的绝缘层、导体层和绝缘板叠加而成，所述导体层包括交流输出极板导体层、正极板导体层和负极板导体层，所述交流输出极板导体层和负极板导体层的电流输出端一侧设有长槽。本发明的复合母排改变了电流在母排上的路径，避免了并联IGBT模块电流不均衡的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种复合母排，更具体涉及一种适用于IGBT并联的复合母排。
背景技术：
复合母排和传统的分立母排均可作为功率模块之间的电气连接部件，然而传统母排寄生电感量过大，在开关器件关断瞬间产生的瞬态电压与直流回路电压叠加，对开关器件构成威胁。分布电感量越大，负载电流越大，开关器件的电流下降时间越短，这种危害就越严重，这种危害不会因为开关器件的选择而消失。为了消除这种危害，人们越来越多的采用复合母排技术。
复合母排的优点为：
1低分布电感，低电感设计，同一回路的正负导体压合在一起，分布电感相互抵消，同时安装孔的密闭方式加大爬电距离，减小电感。防止功率开关器件开关时层叠母排上形成的感应高压击穿元器件，减小或省掉吸收电容，让功率元件发挥出最大的功效。
2低局部放电率，局部放电是指绝缘内部产生的局部漏电现象。局部放电的主要原因是不同电压等级间的内绝缘和铜板间有气隙，其后果会造成绝缘快速老化，可能会导致设备的整个寿命期内需要多次更换母排，售后服务成本大幅提高。复合母排的绝缘层和铜板间用胶粘剂热压后完全贴合，无任何气隙，绝缘寿命大为延长，可以做到在整个变流器使用过程中免维护。
复合母排作为功率模块间的电气连接部件，一般采用整个母排将直流电容、IGBT等部件连接起来。当实现大功率变流器时，受当前功率半导体器件容量的限制，需要采用多个IGBT模块并联；若仍然采用常规的复合母排连接，则交流输出板与多个并联IGBT模块之间的引线电感分布不均匀，导致并联IGBT模块电流不均衡，严重时会导致IGBT模块的损坏。
发明内容：
本发明的目的是提供一种适用于IGBT并联的复合母排，该复合母排改变了电流在母排上的路径，避免了并联IGBT模块电流不均衡的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于IGBT并联的复合母排，所述复合母排由聚对苯二甲酸乙二醇酯PET材料的绝缘层、导体层和绝缘板叠加而成，所述导体层包括交流输出极板导体层、正极板导体层和负极板导体层，所述交流输出极板导体层和负极板导体层的电流输出端一侧设有长槽。
本发明提供的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述绝缘层包括分别设置在所述交流输出极板导体层上下的绝缘层一和绝缘层二、分别设置在所述正极板导体层上下的绝缘层三和绝缘层四、分别设置在所述负极板导体层上下的绝缘层五和绝缘层六。
本发明提供的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述绝缘板包括连接所述绝缘层二和绝缘层三的绝缘板一和连接所述绝缘层四和绝缘层五的绝缘板二。
本发明提供的另一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述长槽为长方形。
本发明提供的再一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述长槽长度为300mm，宽度为50mm。
本发明提供的又一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述导体层包括铜板和通过焊接设置在所述铜板上的铜垫。
本发明提供的又一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述复合母排设有贯穿所述导体层、绝缘层和绝缘板的测试孔。
本发明提供的又一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述复合母排按照绝缘层一，交流输出极板导体层、绝缘层二、绝缘板一、绝缘层三、正极板导体层、绝缘层四、绝缘板二、绝缘层五、负极板导体层和绝缘层六的顺序依次在模具上逐层叠装起来；经过叠装后的复合母排进行热压处理；热压处理完成后，将所述复合母排边沿进行压合封闭绝缘处理。
本发明提供的又一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述交流输出极板导体层连接半桥臂上管IGBT发射极与下管IGBT集电极，并可与相邻的功率模块串联；所述正极板导体层连接直流电容器的正极与半桥臂上管IGBT的集电极；负极板导体层连接所述直流电容器的负极与半桥臂下管IGBT的发射极，并与相邻的功率模块串联。
本发明提供的又一优选的一种适用于IGBT并联的复合母排，所述正极板导体层和所述负极板导体层平行对称设置。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明中的复合母排更改了形状，使得引线电感分布均匀，IGBT的均流效果好；
2、本发明中的复合母排层层叠装且绝缘相隔，交、直流电信号同时传输，使用效率更高；
3、本发明中的正、负极板导体层为平行布置的相邻导体层，有效消除互感，降低杂散电感，提高功率器件运行的可靠性；
4、本发明的导体层与绝缘层通过热压合技术复合在一起，大幅提升了导电极板的整体强度，使母排抗冲击能力更强，可靠性更高；
5、本发明中的复合母排边沿压合封闭处理，局部放电值更小；
6、本发明中的复合母排结构紧凑，安装效率高，使用寿命长；
7、本发明中的所有导体层的上下两面通过绝缘层包覆起来；相邻导体层之间通过绝缘板相隔离，提高绝缘耐压水平。
附图说明：
图1为本发明复合母排立体结构结构示意图；
图2为本发明复合母排俯视图；
图3为本发明在复合母排上的IGBT并联电流路径示意图；
图4为本发明的复合母排并联的IGBT连接示意图；
其中，1-绝缘层一，2-交流输出极板导体层，3-绝缘层二，4-绝缘板一，5-绝缘层三，6-正极板导体层，7-绝缘层四，8-绝缘板二，9-绝缘层五，10-负极板导体层，11-绝缘层六，12-长槽。
具体实施方式：
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-4所示，本例的发明的复合母排由多个相互叠加的导体层、绝缘层、绝缘板组成，复合母排包括依次由上到下设置的绝缘层一1、交流输出极板导体层2、绝缘层二3、绝缘板一4、绝缘层三5、正极板导体层6、绝缘层四7、绝缘板二8、绝缘层五9、负极板导体层10和绝缘层六11。所述复合母排按照绝缘层一1，交流输出极板导体层2、绝缘层二3、绝缘板一4、绝缘层三5、正极板导体层6、绝缘层四7、绝缘板二8、绝缘层五9、负极板导体层10和绝缘层六11的顺序依次在模具上逐层叠装起来；经过叠装后的复合母排进行热压处理；热压处理完成后，将所述复合母排边沿进行压合封闭绝缘处理。
所述交流输出极板导体层1和负极板导体层10的电流输出端一侧设有长槽12。所述长槽12为长方形。本实施例中所述长槽长度为300mm，宽度为50mm。
所述复合母排导体层包括铜板和通过焊接设置在所述铜板上的铜垫，所述铜板和铜垫导体表面进行钝化镀锡处理；所述绝缘层采用介电强度、耐热等级高的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET材料，可有效降低所述复合母排的厚度。
所述正极板导体层6与负极板导体层10结构对称，是平行布置在相邻的导体层，有利于消除母排之间的互感，使电感量更低，有效降低尖峰电压。
所述复合母排上设置有贯穿所述导体层、绝缘层和绝缘板的测试孔，以方便监测IGBT的驱动信号。
所述交流输出极板导体层2布置于所述复合母排的上方，其作为半桥臂中点引出端，为了避免IGBT与输出端的引线电感分布不均，在其上设置长槽以更改整个复合母排的形状，从而改变电流路径，使得各并联IGBT与输出极板的引线电感分布均匀，保证并联IGBT的均流效果。
所述正极板导体层6布置在交流输出极板的下方，并与交流输出极板导体层2之间设置有绝缘板。
所述负极板导体层10布置在正极板导体层6的下方，中间设置有绝缘板。同时也是交流输出极板，可与相邻功率模块串联连接。与所述交流输出极板导体层2相同，为了避免各个IGBT与输出端的引线电感分布不均，在其上也设置长槽以更改负极板导体层10的形状，从而改变电流路径，保证并联IGBT的均流效果。
所述复合母排作为功率模块间的电气连接部件，用于连接直流电容器、IGBT器件等部件，交流输出极板导体层12，作为半桥臂中点引出端，连接半桥臂上管IGBT发射极与下管IGBT集电极，并可与相邻的功率模块串联；正极板导体层6连接直流电容器的正极与半桥臂上管IGBT的集电极；负极板导体层10也是另一交流输出极板导体层，连接直流电容器的负极与半桥臂下管IGBT的发射极，并可与相邻的功率模块串联。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种适用于IGBT并联的复合母排，所述复合母排由聚对苯二甲酸乙二醇酯PET材料的绝缘层、导体层和绝缘板叠加而成，其特征在于：所述导体层包括交流输出极板导体层、正极板导体层和负极板导体层，所述交流输出极板导体层和负极板导体层的电流输出端一侧设有长槽，所述导体层包括铜板和通过焊接设置在所述铜板上的铜垫，所述复合母排设有贯穿所述导体层、绝缘层和绝缘板的测试孔；
所述复合母排按照绝缘层一、交流输出极板导体层、绝缘层二、绝缘板一、绝缘层三、正极板导体层、绝缘层四、绝缘板二、绝缘层五、负极板导体层和绝缘层六的顺序依次在模具上逐层叠装起来；经过叠装后的复合母排进行热压处理；热压处理完成后，将所述复合母排边沿进行压合封闭绝缘处理。
2.如权利要求1所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述绝缘层包括分别设置在所述交流输出极板导体层上下的绝缘层一和绝缘层二、分别设置在所述正极板导体层上下的绝缘层三和绝缘层四、分别设置在所述负极板导体层上下的绝缘层五和绝缘层六。
3.如权利要求2所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述绝缘板包括连接所述绝缘层二和绝缘层三的绝缘板一和连接所述绝缘层四和绝缘层五的绝缘板二。
4.如权利要求1所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述长槽为长方形。
5.如权利要求4所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述长槽长度为300mm，宽度为50mm。
6.如权利要求1或2所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述交流输出极板导体层连接半桥臂上管IGBT发射极与下管IGBT集电极，并可与相邻的功率模块串联；所述正极板导体层连接直流电容器的正极与半桥臂上管IGBT的集电极；负极板导体层连接所述直流电容器的负极与半桥臂下管IGBT的发射极，并与相邻的功率模块串联。
7.如权利要求1-3任意一项所述的一种适用于IGBT并联的复合母排，其特征在于：所述正极板导体层和所述负极板导体层平行对称设置。
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