CN111654202A - 桥臂模块、功率变换电路和功率变换*** - Google Patents

桥臂模块、功率变换电路和功率变换*** Download PDF

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Abstract

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换***。该桥臂模块的拓扑结构中包括多个功率器件；并且，各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；与现有技术相比，不再必须将桥臂模块中拓扑结构按照电路结构或者功率进行并联等分，所以本申请提供的桥臂模块在对多个功率器件进行封装时，可以最大化利用封装模块的功率，不存在余量设计的问题，从而解决了现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难的问题。并且，由于各个封装模块至少采用两种不同的封装方式，所以使得设计走线难度降低以及使得各个封装模块之间的寄生参数减小。

Description

桥臂模块、功率变换电路和功率变换***
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换***。
背景技术
目前，出于对逆变单元的成本和体积的考虑，在设计逆变单元时，通常采用封装后的功率模块，即封装模块，来构建逆变单元。
当构建的逆变单元为较大功率的逆变单元时，受限于现有技术中封装模块的封装限制，逆变单元需要由多个封装模块并联构成，即逆变单元的较大功率由多个封装模块共同分担。
但是逆变单元在设计时，很难做到电路或者功率的完全等分，这样造成并联的封装模块或者余量太大、造成浪费，或者余量不够的设计困难；并且，由于在现有技术中各个封装模块的封装方式一致，所以使得设计走线的难度较大以及使各个封装模块的杂散电感较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种桥臂模块、功率变换电路和功率变换***，以解决现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难、设计走线难度较大以及自身的杂散电感较大的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本申请第一方面提供一种桥臂模块，其拓扑结构中包括多个功率器件；
各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；
各个封装模块至少采用两种不同的封装方式。
可选的，所述桥臂模块的拓扑结构包括：单个桥臂；
所述单个桥臂中包括多个功率器件，分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。
可选的，所述桥臂模块的拓扑结构包括：并联连接的第一桥臂和第二桥臂；
所述第一桥臂中包括单个功率器件，所述第二桥臂中包括多个功率器件；
所述第一桥臂和所述第二桥臂分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。
可选的，所述桥臂模块的拓扑结构为：全桥拓扑、半桥拓扑、三相四桥臂逆变拓扑、升压拓扑、降压拓扑以及升降压拓扑中的任意一种。
可选的，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。
可选的，所述封装材料包括：带辅助散热部分的封装材料，和，不带辅助散热部分的封装材料。
可选的，所述辅助散热部分为：铜基板或铝基板。
可选的，各个所述封装模块包括：至少一个第一封装模块和至少一个第二封装模块；其中：
所述第一封装模块的发热量大于所述第二封装模块的散热量。
可选的，所述第一封装模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二封装模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。
可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为存在高频换流的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无高频换流的功率器件。
可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为高频功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为工频功率器件。
可选的，所述第一封装模块中封装的功率器件为有功电流流过的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无功电流流过的功率器件。
可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其反并联二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
可选的，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，
所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为NPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管及其反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
可选的，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，
所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
可选的，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管，与交流侧相连的两个开关管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管的反并联二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管的反并联二极管，与交流侧相连的两个开关管的反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管。
可选的，所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；
所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
本申请第二方面还提供了一种功率变换电路，包括：串联连接的第一桥臂模块和第二桥臂模块；其中：
所述第一桥臂模块的发热量大于所述第二桥臂模块的发热量；
所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块的封装方式不同。
可选的，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。
可选的，所述第一桥臂模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二桥臂模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。
可选的，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中均包括单个功率器件。
可选的，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中的至少一个为：如本申请第一方面任一所述的桥臂模块。
本申请第三方面还提供了一种功率变换***，包括：如本申请第一方面任一所述的桥臂模块，或者，如本申请第二方面任一所述的功率变换电路。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种桥臂模块。该桥臂模块的拓扑结构中包括多个功率器件；并且，各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；与现有技术相比，不再必须将桥臂模块中拓扑结构按照电路结构或者功率进行并联等分，所以本申请提供的桥臂模块在对多个功率器件进行封装时，可以最大化利用封装模块的功率，不存在余量设计的问题，从而解决了现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难的问题。并且，由于各个封装模块至少采用两种不同的封装方式，所以使得设计走线难度降低以及使得各个封装模块之间的寄生参数减小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1a和图1b为本申请实施例提供的桥臂模块中每个桥臂的两种封装示意图；
图2a和图2b为带铜基板的封装方式的示意图；
图2c和图2d为不带铜基板的封装方式的示意图；
图3为本申请实施例提供的ANPC三电平电路的结构示意图；
图4a-图4d为本申请实施例提供的ANPC三电平电路交流输出侧的输出电压处于正半周期时，ANPC三电平电路的四种工作模式的示意图；
图5a至图6为本申请实施例提供的桥臂模块的每个桥臂中多个功率器件的三种封装方案的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了解决现有技术中多个封装模块并联时余量设计困难、设计走线难度较大以及自身的杂散电感较大的问题，本申请实施例提供一种桥臂模块，该桥臂模块的拓扑结构不限，比如全桥拓扑、半桥拓扑、三相四桥臂逆变拓扑、升压拓扑、降压拓扑以及升降压拓扑中的任意一种。
该桥臂模块的拓扑结构中包括多个功率器件。如图1a所示，在桥臂模块10中，各个功率器件分别封装于至少两个封装模块20中，并且各个封装模块20至少采用两种不同的封装方式。
实际应用中，可以是该桥臂模块10中仅包括单个桥臂，该单个桥臂中包括多个功率器件，分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。也可以是该桥臂模块10中包括并联连接的第一桥臂和第二桥臂；该第一桥臂中包括单个功率器件，比如旁路器件等；该第二桥臂中包括多个功率器件，比如升压拓扑、降压拓扑或者升降压拓扑等；该第一桥臂和该第二桥臂分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。
并且，各个封装模块20至少采用两种不同的封装方式，具体可以是：各个封装模块20的封装材料不同，比如有的封装模块20采用带辅助散热部分的封装材料，而有的封装模块20采用不带辅助散热部分的封装材料；该辅助散热部分可以是铜基板或铝基板，此处不做限定，也并不仅限于此。各个封装模块20至少采用两种不同的封装方式，也可以是：各个封装模块20的封装材料相同，但各个封装模块20封装结构不同；还可以是各个封装模块20的封装材料和封装结构均不同；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
比如，若实际应用中将桥臂模块10包括的多个功率器件分别封装于两个封装模块20中，则两个封装模块20可以分别采用如图2a和图2b所示的带铜基板的封装方式，或者，如图2c或者图2d所示的不带铜基板的封装方式。
不过出于对两种封装方式合理利用的考虑，如图1b所示，通常将两者中发热量较大的封装模块，即第一封装模块21，采用带铜基板的封装方式进行封装，增强其散热能力，使其可以快速散热，以保证其正常运行；并且，通常将发热量较小的封装模块，即第二封装模块22，采用不带铜基板的封装方式进行封装，在保证其正常运行的前提下，以减少其封装成本，封装的体积也对应减小。
实际应用中，在桥臂模块10中，可以将功率器件分成两类，一类是存在高频换流的功率器件，另一类是无高频换流的功率器件，而存在高频换流的功率器件的发热量比无高频换流的功率器件的发热量大，因此，第一封装模块21中封装的功率器件为存在高频换流的功率器件，比如高频功率器件；第二封装模块22中封装的功率器件为无高频换流的功率器件，比如工频功率器件。
上述仅为桥臂模块10中多个功率器件的一种封装方案，而在桥臂模块10的封装过程中，实际上还可以采用另一种多个功率器件的封装方案，具体为：
在桥臂模块10中，同样将功率器件分成两类，不过一类是有功电流流过的功率器件，另一类是无功电流流过的功率器件，而有功电流流过的功率器件的发热量比无功电流流过的功率器件的发热量大，因此，第一封装模块21中封装的功率器件为有功电流流过的功率器件，第二封装模块22中封装的功率器件为无功电流流过的功率器件。
上述多个功率器件的两种封装方案仅为多个功率器件的封装方案中的优选方案，因其根据器件功能切分，使长时间工作、发热量大的的电路功率器件放置在有铜基板的模块内，很好的发挥散热优势。实际应用中多个功率器件的封装方案包括但不限于上述两种封装方案，此处不做具体限定，可视具体情况进行选择，只要是通过对桥臂模块10拓扑中全部功率器件的纵向切分，将桥臂模块10拓扑中的全部功率器件分别封装为多个封装模块，再对各个封装模块按照拓扑结构进行连接，以使各个封装模块均满足封装规模限制要求的方案，均在本申请的保护范围内。
从上述方案可知，由于本申请提供的桥臂模块10的各个功率器件分别封装于至少两个封装模块20中，即以纵向切分后的封装模块按拓扑结构连接，代替现有技术中以平行切分后的封装模块进行并联的方案，使得桥臂模块10的拓扑结构不再需要按照电路结构或者功率进行等分，所以本申请在对桥臂模块10中的多个功率器件进行封装时，可以最大化利用封装模块20的功率，不存在余量设计的问题，从而解决了现有技术中多个封装模块20并联时余量设计困难的问题。并且，本申请在对每个桥臂模块10中的多个功率器件进行封装时，桥臂模块10的各个封装模块20可以由不同类型的功率器件组成，其功率可以得到最大化利用，尺寸最优，没有浪费。
并且，由于每个桥臂中的各个封装模块至少采用两种不同的封装方式，所以使得设计走线难度降低以及使得各个封装模块之间的寄生参数减小。另外，封装方式的不同更有利于多个封装模块20的区分，进而使得母排布局个更加方便且不受到相同封装针脚位置一致的限制。
上述实施例对桥臂模块10拓扑结构包括的多个功率器件的封装方案进行了详细说明，本实施例以桥臂模块10的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构为例对其进一步说明。
其中，ANPC三电平电路为现有技术中一种比较成熟的变换电路，通常其结构如图3所示，具体包括：第一开关管Q1、第一反并联二极管D1、第二开关管Q2、第二反并联二极管D2、第三开关管Q3、第三反并联二极管D3、第四开关管Q4、第四反并联二极管D4、第五开关管Q5、第五反并联二极管D5、第六开关管Q6和第六反并联二极管D6。
在ANPC三电平电路中，第一开关管Q1的输入端作为ANPC三电平电路的直流侧正极P+，第一开关管Q1的输出端与第二开关管Q2的输入端相连，第二开关管Q2的输出端与第三开关管Q3的输入端相连，第三开关管Q3的输出端与第四开关管Q4的输入端相连，第四开关管Q4的输出端作为ANPC三电平电路的直流侧负极N-；第五开关管Q5的输入端与第一开关管Q1的输出端相连，第五开关管Q5的输出端与第六开关管Q6的输入端相连，第六开关管Q6的输出端与第四开关管Q4的输入端相连，第二开关管Q2的输出端与第三开关管Q3的输入端的连接点作为ANPC三电平电路的直流侧中点Ne，而第五开关管Q5输出端与第六开关管Q6输入端的连接点作为ANPC三电平电路的交流侧AC。
第一反并联二极管D1反向并联于第一开关管Q1的两端，第二反并联二极管D2反向并联于第二开关管Q2的两端，第三反并联二极管D3反向并联于第三开关管Q3的两端，第四反并联二极管D4反向并联于第四开关管Q4的两端。
需要说明的是，当图3中各个开关管为带体二极管的开关管时，各个反向二极管即为各个开关管的体二极管；当图3中各个反并联二极管为体外二极管时，各个开关管可以是带体二极管的开关管(图中未示出体二极管)，也可以是不带体二极管的开关管，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。
当ANPC三电平电路工作在其交流输出侧输出的电压处于正半周期时，根据ANPC三电平电路的控制方式可知，若ANPC三电平电路交流侧输出的电压为正电压、电流为正电流，则如图4a所示，第一开关管Q1和第五开关管Q5导通，电流方向为由P+流入，再流经第一开关管Q1和第五开关管Q5后从AC流出。
若ANPC三电平电路交流侧输出的电压为正电压、电流为零电流，则如图4b所示，第二反并联二极管D2和第五开关管Q5导通，电流方向为由Ne流入，再流经第二反并联二极管D2、第五开关管Q5后从AC流出。
若ANPC三电平电路交流侧输出的电压为零电压、电流为负电流，则如图4c所示，第五反并联二极管D5和第一反并联二极管D1导通，电流方向为由AC流入，再流经第五反并联二极管D5、第一反并联二极管D1后从P+流出。
若ANPC三电平电路交流侧输出的电压为正电压、电流为负电流，则如图4d所示，第五反并联二极管D5和第二开关管Q2导通，电流方向为由AC流入，再流经第五反并联二极管D5、第二开关管Q2后从Ne流出。
当ANPC三电平电路工作在其交流输出侧输出的电压处于负半周期时，与上述过程相似，可参考上述说明，此处不再赘述。
对于上述实施例中桥臂模块10中多个功率器件的第一种封装方案而言，根据上述说明可知，在交流输出侧的输出电压处于正半周期内时，如图5a所示，存在高频换流的功率器件为第一开关管Q1和第一反并联二极管D1以及第二开关管Q2和第二反并联二极管D2，无高频换流的功率器件为第五开关管Q5和第五反并联二极管D5；在交流侧的输出电压处于负半周期内时，如图5a所示，存在高频换流的功率器件为第三开关管Q3和第三反并联二极管D3以及第四开关管Q4和第四反并联二极管D4，无高频换流的功率器件为第六开关管Q6和第六反并联二极管D6。
需要说明的是，由于实际应用中图5a中的第一开关管Q1不能准确指代ANPC三电平电路中相应位置的开关管，所以将图5a中的第一开关管Q1和第一反并联二极管D1、第二开关管Q2和第二反并联二极管D2、第三开关管Q3和第三反并联二极管D3以及第四开关管Q4和第四反并联二极管D4描述为：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其并联二极管；并将第五开关管Q5和第五反并联二极管D5以及第六开关管Q6和第六反并联二极管D6描述为：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
综上所述，如图5a中的两个虚线框所示，发热量较大的第一封装模块21中封装的功率器件包括：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其反并联二极管；发热量较小的第二封装模块22中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
同理，若每个桥臂的拓扑结构为图5b所示的NPC三电平拓扑结构，则发热量较大的第一封装模块21中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管(Q1和Q4)及其反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个二极管(D2和D3)；发热量较小的第二封装模块22中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管(Q2和Q3)及其反并联二极管。
需要说明的是，对于上述实施例中桥臂模块10中多个功率器件的第一种封装方案而言，以图5a所示的ANPC三电平拓扑结构为例，若其中的各个反并联二极管为各个开关管的体二极管，则各个开关管均为带体二极管的开关管；若其中的各个反并联二极管均为与相应开关管反向并联的体外二极管，则各个开关管均为带体二极管的开关管或者不带体二极管的开关管。
对于上述实施例中桥臂模块10中多个功率器件的第二种封装方案而言，根据上述说明可知，在交流输出侧的输出电压处于正半周期内时，如图6所示，有功电流流过的功率器件为第一开关管Q1、第二反并联二极管D2以及第五开关管Q5，无功电流流过的功率器件为第一反并联二极管D1、第二开关管Q2以及第五反并联二极管D5；在交流侧的输出电压处于负半周期内时，如图6所示，有功电流流过的功率器件为第三反并联二极管D3、第四开关管Q4以及第六开关管Q6，无功电流流过的功率器件为第三开关管Q3、第四反并联二极管D4以及第六反并联二极管D6。
需要说明的是，由于实际应用中图6中的第一开关管Q1不能准确指代ANPC三电平电路中相应位置的开关管，所以将图6中的第一开关管Q1和第四开关管Q4描述为：与直流侧正负极相连的两个开关管；将图6中的第二反并联二极管D2和第三反并联二极管D3描述为：与直流侧中点相连的两个开关管的反并联二极管；将图6中的第五开关管Q5和第六开关管Q6描述为：与交流侧相连的两个开关管；将图6中第一反并联二极管D1和第四反并联二极管D4描述为：与直流侧正负极相连的两个开关管的反并联二极管；将图6中的第五反并联二极管D5和第六反并联二极管D6描述为：与交流侧相连的两个开关管的反并联二极管；将图6中第二开关管Q2和第三开关管Q3描述为：与直流侧中点相连的两个开关管。
综上所述，如图6中的两个虚线框所示，发热量较大的第一封装模块21中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管，与交流侧相连的两个开关管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管的反并联二极管；发热量较小的第二封装模块22中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管的反并联二极管，与交流侧相连的两个开关管的反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管。
需要说明的是，对于上述实施例中桥臂模块10中多个功率器件的第二种封装方案而言，图6中的各个反并联二极管为与各个开关管反向并联的体外二级管，各个开关管均可以为带体二极管的开关管(如图6所示)，也可以为不带体二极管的开关管(未进行图示)，两种可是具体情况而定，此处不再一一赘述。
可选的，上述所有开关管可以是MOS晶体管，也可以是IGBT，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。
由上述内容可知，本实施例给出的三相逆变部分的一相桥臂由一个逆变单元构成，每个逆变单元内至少含有2个纵向切分的功率模块，每个逆变单元中的功率模块封装不同，且至少1个是不带铜基板的模块。实际应用中，可以将与直流母线正负极(P+、N-)连接的电路放在带有铜基板的模块内，这部分电路也存在高频换流，与交流侧连接的电路放在另一个模块，这部分电路无高频换流；或者，也可以将有功电流流过的晶元放置在有铜基板的模块内，而将无功电流流过的晶元放置在无铜基板的模块内。有铜基板的模块内芯片的发热量大于无铜基板模块内芯片的发热量，利于发热量大的功率器件进行散热。
对于其他拓扑结构的桥臂模块，也可以根据发热量的不同进行不同封装材料的封装，其具体原理不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种功率变换电路，包括：串联连接的第一桥臂模块和第二桥臂模块；其中：
第一桥臂模块的发热量大于第二桥臂模块的发热量；第一桥臂模块和第二桥臂模块的封装方式不同，具体可以是封装结构不同，也可以是封装材料不同，比如第一桥臂模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；第二桥臂模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。
两个桥臂模块根据发热量的不同进行不同封装材料的封装，其具体原理可以参见上述实施例，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
值得说明的是，该功率变换电路中，可以是其第一桥臂模块和第二桥臂模块中均包括单个功率器件，也可以是其第一桥臂模块和第二桥臂模块中的至少一个为如上述任一实施例所述的桥臂模块，具体原理此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了一种功率变换***，其主电路包括：如上述任一实施例所述的桥臂模块，或者，如上述实施例所述的功率变换电路。
桥臂模块和功率变换电路的具体结构及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (24)

1.一种桥臂模块，其特征在于，其拓扑结构中包括多个功率器件；
各个功率器件分别封装于至少两个封装模块中；
各个封装模块至少采用两种不同的封装方式。
2.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构包括：单个桥臂；
所述单个桥臂中包括多个功率器件，分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。
3.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构包括：并联连接的第一桥臂和第二桥臂；
所述第一桥臂中包括单个功率器件，所述第二桥臂中包括多个功率器件；
所述第一桥臂和所述第二桥臂分别封装于至少两个封装方式不同的封装模块中。
4.根据权利要求1所述的桥臂模块，其特征在于，所述桥臂模块的拓扑结构为：全桥拓扑、半桥拓扑、三相四桥臂逆变拓扑、升压拓扑、降压拓扑以及升降压拓扑中的任意一种。
5.根据权利要求1-4任一所述的桥臂模块，其特征在于，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。
6.根据权利要求5所述的桥臂模块，其特征在于，所述封装材料包括：带辅助散热部分的封装材料，和，不带辅助散热部分的封装材料。
7.根据权利要求6所述的桥臂模块，其特征在于，所述辅助散热部分为：铜基板或铝基板。
8.根据权利要求1-4任一所述的桥臂模块，其特征在于，各个所述封装模块包括：至少一个第一封装模块和至少一个第二封装模块；其中：
所述第一封装模块的发热量大于所述第二封装模块的散热量。
9.根据权利要求8所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二封装模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。
10.根据权利要求8或9所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为存在高频换流的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无高频换流的功率器件。
11.根据权利要求10所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为高频功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为工频功率器件。
12.根据权利要求8或9所述的桥臂模块，其特征在于，所述第一封装模块中封装的功率器件为有功电流流过的功率器件，所述第二封装模块中封装的功率器件为无功电流流过的功率器件。
13.根据权利要求10所述的桥臂模块，其特征在于，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧存在连接关系的四个开关管及其反并联二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
14.根据权利要求13所述的桥臂模块，其特征在于，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，
所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
15.根据权利要求10所述的桥臂模块，其特征在于，若所述桥臂模块的拓扑结构为NPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管及其反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与交流侧存在连接关系的两个开关管及其反并联二极管。
16.根据权利要求15所述的桥臂模块，其特征在于，所述反并联二极管为：相应开关管的体二极管；或者，
所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；并且，所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
17.根据权利要求12所述的桥臂模块，其特征在于，若所述桥臂模块的拓扑结构为ANPC三电平拓扑结构，则所述第一封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管，与交流侧相连的两个开关管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管的反并联二极管；
所述第二封装模块中封装的功率器件包括：与直流侧正负极相连的两个开关管的反并联二极管，与交流侧相连的两个开关管的反并联二极管，以及，与直流侧中点相连的两个开关管。
18.根据权利要求17所述的桥臂模块，其特征在于，所述反并联二极管为：与相应开关管反向并联的体外二极管；
所述开关管为：带体二极管的开关管，或者，不带体二极管的开关管。
19.一种功率变换电路，其特征在于，包括：串联连接的第一桥臂模块和第二桥臂模块；其中：
所述第一桥臂模块的发热量大于所述第二桥臂模块的发热量；
所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块的封装方式不同。
20.根据权利要求19所述的功率变换电路，其特征在于，封装方式不同包括：封装材料不同，和/或，封装结构不同。
21.根据权利要求20所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一桥臂模块的封装材料为带辅助散热部分的封装材料；所述第二桥臂模块的封装材料为不带辅助散热部分的封装材料。
22.根据权利要求19-21任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中均包括单个功率器件。
23.根据权利要求19-21任一所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一桥臂模块和所述第二桥臂模块中的至少一个为：如权利要求1-18任一所述的桥臂模块。
24.一种功率变换***，其特征在于，包括：如权利要求1-18任一所述的桥臂模块，或者，如权利要求19至23任一所述的功率变换电路。
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