本实用新型涉及一种功率转换装置，尤其涉及一种用于逆变器的功率模块装置及所述逆变器。
背景技术：
2.功率模块装置是储能逆变器或者光伏逆变器中的核心部分，用于实现电流的双向逆变，即电流从直流转变为交流或者从交流转变为直流，其中，所述功率模块装置中必不可少的电子元件或零件包括若干个滤波电容及机架等。
3.目前已有的功率模块装置的结构设计中，若干个所述滤波电容一般是固定于所述机架内，进而容易造成所述机架中的风道堵塞；再者，若干个所述滤波电容的布局方式一般是以某一方向错开分布，使得所述功率模块装置的整体尺寸比较大，难以满足一些对所述功率模块装置有特定尺寸要求的使用场合。
技术实现要素：
4.为使功率模块装置中滤波电容布局的位置及布局的方式更合理，进而使得所述功率模块装置的机架内部风道通畅，以及所述功率模块装置的整体尺寸更小巧以适用于不同的使用场合，本实用新型实施例提供一种功率模块装置。
5.本实用新型实施例提供的功率模块装置包括滤波电容组、机架及滤波电容支架，其中，所述滤波电容支架包括第一侧和第二侧，所述滤波电容支架的所述第一侧固定于所述机架的外表面上，同时所述滤波电容支架的所述第二侧用于固定所述滤波电容组；所述滤波电容组包括第一数量个滤波电容，所述第一数量个所述滤波电容以矩阵形式排列且所有所述滤波电容的引脚朝同一方向排列，所有所述滤波电容的背离所述引脚的一端均固定在所述滤波电容支架的所述第二侧上。
6.本实用新型实施例提供的所述功率模块装置，由于所有所述滤波电容均固定在所述滤波电容支架的所述第二侧上，且所述滤波电容支架固定于所述机架的外表面上，因此，使得所有所述滤波电容都设置于机架的外侧，有利于所述机架中的风道通畅。此外，由于所有所述滤波电容以矩阵形式排列且所有所述滤波电容的引脚朝同一方向排列，因而有利于缩小所述功率模块装置的整体尺寸。
附图说明
7.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
8.图1为转换电路模块的电路模块示意图；
9.图2为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第一种部分结构示意图；
10.图3为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第二种部分结构示意图；
11.图4为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第三种部分结构示意图；
12.图5为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第四种部分结构示意图；
13.图6为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第五种部分结构示意图；
14.图7为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第六种部分结构示意图；
15.图8为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第七种部分结构示意图；
16.图9为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的结构示意图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
19.还应当理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
20.本实用新型实施例提供的功率模块装置应用于单向逆变器或双向逆变器中。所述单向逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220v,50hz正弦波)的转换器，所述单向逆变器一般包括所述功率模块装置、直流电能供给(电池、蓄电瓶)、散热风扇等，其中所述功率模块装置是所述单向逆变器最核心的一部分，用于将直流电能转变成定频定压或调频调压交流电。
21.所述双向逆变器可以是储能逆变器、光伏逆变器等。所述双向逆变器不仅可以把直流电能转变成交流电，还可以把交流电转变成直流电能，所述双向逆变器一般也包括所述功率模块装置、直流电能(电池、蓄电瓶)、散热风扇等，其中所述功率模块装置是所述逆变器最核心的一部分，用于将直流电能转变成交流电或者将交流电转变成直流电能。所述逆变器和所述双向逆变器主要的不同在于所述功率模块装置不同且所述功率模块装置实现的功能不同。即，所述逆变器和双向逆变器的区别在于，所述逆变器为只能实现电流单向转变即直流转交流的转换器，所述双向逆变器为能实现电流双向转变即直流转交流或交流转直流的转换器。
22.一般来说，不管是所述单向逆变器的功率模块装置还是所述双向逆变器的功率模块装置，所述功率模块装置除了都包括转换电路模块以外，还包括机架等其他零件。所述转换电路模块是所述功率模块装置中最核心的一部分，在所述单向逆变器中，所述转换电路模块用于将直流电能转变成定频定压或调频调压交流电；在所述双向逆变器中，所述转换电路模块用于将直流电能转变成交流电或者将交流电转变成直流电能；所述机架等其他零件用于支撑所述转换电路模块中的各电子元器件。
23.显然，所述双向逆变器可以实现所述单向逆变器的功能，为方便说明，以下关于所述转换电路模块的说明是以所述转换电路模块可应用于所述双向逆变器中为例进行的说明。
24.请参阅图1，图1为转换电路模块的电路模块示意图：
25.所述转换电路模块100为主要由转换电路模块101、滤波电路模块102等构成的能够实现电流逆变的电路模块。所述转换电路模块101包括正极端、负极端以及交流端，所述滤波电路模块102连接于所述转换电路模块101的正极端和负极端之间，所述转换电路模块101的交流端用于输出三相交流电l1、l2、l3，所述转换电路模块101的正极端和负极端并分别与一直流正极接线端a和一直流负极接线端b连接，所述滤波电路模块102并连接于所述直流正极接线端a和所述直流负极接线端b之间。
26.所述转换电路模块100包括两种模式：直流转交流模式、交流转直流模式。当所述转换电路模块100处于所述直流转交流模式时，从所述直流正极接线端和所述直流负极接线端接入的直流电经过所述滤波电路模块102滤波后，通过所述转换电路模块101的正极端和负极端进入到转换电路模块101中进行逆变得到交流电，所述交流电再通过所述转换电路模块101的交流端输出，进而实现直流电到交流电的转换。其中所述滤波电路模块102的作用是滤波，具体在于滤除所述接入的直流电中不必要的电信号；所述转换电路模块101的作用是逆变，具体在于将输入到所述转换电路模块101的直流电逆变成交流电。
27.当所述转换电路模块100处于所述交流转直流模式时，待要转直流的交流电通过所述转换电路模块101的交流端进入到所述转换电路模块101中进行整流得到初始直流电，由于所述初始直流电为所含交流纹波很大的脉动直流，不能直接用作电子电路的直流电，因此所述初始直流电还需通过所述滤波电路模块102进行滤波，以大大降低交流纹波成份，使输出的直流电波形更加平滑，经过所述滤波电路模块102滤波后的直流电通过所述直流正极接线端和所述直流负极接线端输出至相应的负载电路中，进而实现交流电到直流电的转换。其中所述转换电路模块101的作用是整流，具体在于将输入到所述转换电路模块101的交流电整流成初始直流电；由于经所述转换电路模块101整流得到的所述初始直流电所含交流纹波很大，因此所述滤波电路模块102的作用是滤波，具体在于降低所述初始直流电中的交流纹波成份，使输出的直流电波形更加平滑。
28.进一步的，所述转换电路模块101内部包括若干个开关，所述若干开关组成桥臂电路，所述转换电路模块100还包括控制器103，用于产生相应的控制信号组至所述若干个开关，而控制所述若干开关相应的导通或断开，而实现所述转换电路模块100的所述直流转交流模式或所述交流转直流模式。例如，所述控制器控制输出第一组控制信号至各个开关，而使得所述转换电路模块100实现所述直流转交流模式；所述控制器并可控制输出第二组控制信号至各个开关，而使得所述转换电路模块100实现所述直流转交流模式。其中，所述第一组控制信号以及第二组控制信号为分别施加至所述若干个开关的控制信号组成，且所述第一组控制信号中的每一个控制信号根据实现直流转交流时，对应的开关需要处于导通还是断开进行预先设置，所述第二组控制信号中的每一个控制信号也可根据实现交流转直流时，对应的开关需要处于导通还是断开进行预先设置。
29.进一步的，所述滤波电路模块102包括若干个滤波电容，所述滤波电容并联以达到更好的滤波效果。
30.因而，请参阅图2，图2为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第一种部分结构示意图：
31.其中，图2中(a)为所述功率模块装置200部分结构的立体示意图，图2中(b)为所述
功率模块装置200部分结构的侧视图。
32.所述功率模块装置200包括滤波电容组1、机架2及滤波电容支架3，所述功率模块装置200应用在逆变器中，其中，所述滤波电容支架3包括第一侧a和第二侧b，所述滤波电容支架3的所述第一侧a固定于所述机架2的外表面上，同时所述滤波电容支架3的所述第二侧b用于固定所述滤波电容组1。
33.所述滤波电容组1包括第一数量个滤波电容4，所述第一数量个所述滤波电容4以矩阵形式排列且所有所述滤波电容4的引脚朝同一方向排列，所有所述滤波电容的背离所述引脚的一端分别固定在所述滤波电容支架3的所述第二侧b上。其中，所述滤波电容4具有两端，一端用于固定于所述滤波电容支架3的所述第二侧b上，一端设置有所述滤波电容4的极性引脚，且所述滤波电容4与所述机架2不接触。
34.其中，所述第一数量根据所述功率模块装置所应用的逆变器的功率变通，在一些实施例中，所述第一数量为15，如图2所示，所述第一数量个所述滤波电容4以矩阵形式排列包括：15个所述滤波电容4以3*5的矩阵形式排列，此时所述逆变器的总功率为250kw。
35.因此，所述滤波电容4通过所述滤波电容支架3设置于所述机架2的外侧，且与所述机架2不接触，进而能够保证所述机架2内的风道畅通；其次，所述第一数量个所述滤波电容4以矩阵形式排列，因而使得所述功率模块装置200的整体尺寸相对小巧，以适用于不同尺寸的逆变器中。
36.请参阅图3，图3为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第二种部分结构示意图：
37.所述功率模块装置200还包括第一母排5、第二母排6；所述第一母排5，用于与所述滤波电容组1的所述第一极进行连接；所述第二母排6，用于与所述滤波电容组1的所述第二极进行连接。
38.所述滤波电容组1包括第一极、第二极，在一些实施例中，所述滤波电容4无正负极之分，因此，所述滤波电容组1中的所有所述滤波电容4的其中一极相连接得到所述滤波电容组1的所述第一极，所有所述滤波电容4的另一极相连接得到所述滤波电容组1的所述第二极。
39.为了更好地展示所述滤波电容组1与所述第一母排5及所述第二母排6之间的连接关系，请参阅图4，图4为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第三种部分结构示意图：
40.其中，图4中(c)为所述功率模块装置200部分结构的立体示意图，图4中(d)为所述功率模块装置200部分结构的后视图。图4中仅包括所述滤波电容组1、所述第一母排5以及所述第二母排6。
41.所述第一母排5上包括所述第一数量个第一端口c，所述第一母排5通过所述第一端口c分别与构成所述第一极的所有所述滤波电容4的一极连接；所述第二母排6上包括所述第一数量个第二端口d，所述第二母排6通过所述第二端口d分别与构成所述第二极的所有所述滤波电容4的一极连接。
42.请一并参阅图3及图4，所述第一母排5与所述第二母排6重叠放置，且所述第一母排5与所述第二母排6之间设置有绝缘材料，重叠放置的所述第一母排5与所述第二母排6均设置于所述滤波电容4支架的所述第一侧a与所述第二侧b之间。
43.请继续一并参阅图3及图4，所述第一母排5上设置有直流正极接线端e，所述第二母排6上设置有直流负极接线端f，所述直流正极接线端e与所述直流负极接线端f分别用于与一直流电源的正极和负极进行连接，进而用于接入或输出直流电。
44.其中，所述直流电源为安装于所述逆变器中的电池或者蓄电瓶，在所述逆变器中，所述电池或者蓄电瓶与所述功率模块装置200需要进行一定的安装，最终来自所述电池或者蓄电瓶的直流电通过所述直流正极接线端e与所述直流负极接线端f接入到所述功率模块装置200的转换电路中，进而实现直流电转换为交流电的逆变。除此之外，本实用新型实施例提供的功率模块装置200还可实现反向逆变，当要实现反向逆变时，交流电经所述功率模块装置200转换为直流电后，所述直流电通过所述直流正极接线端e及所述直流负极接线端f通入所述电池或者蓄电瓶，为所述电池或者蓄电瓶充电，进而实现交流电转换为直流电的逆变。
45.请参阅图5，图5为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第四种部分结构示意图：
46.其中，图5中(e)为所述功率模块装置200部分结构的立体示意图，图5中(f)为所述功率模块装置200另一部分结构的立体示意图，图5中(g)为所述功率模块装置200另一部分结构的正视图。
47.由于一般来说，所述转换模块8为高频运转的电子元器件，在工作的过程中容易产生大量的热量，进而影响所述转换模块8的工作效率，因此，如图5中(e)所示，所述功率模块装置200还包括散热器7，所述散热器7固定在所述机架2上。
48.如图5中(f)所示，所述功率模块装置200还包括转换模块8，所述转换模块8包括正极端、负极端和交流端，用于控制所述功率模块装置的逆变方向，实现交流转直流或者直流转交流。所述转换模块8固定在所述散热器7上，且所述转换模块8的正极端与所述滤波电容组1的所述第一极连接，所述转换模块8的负极端与所述滤波电容组1的所述第二极连接；所述转换模块8的交流端还与一交流接线端口连接。
49.在一些实施例中，所述转换模块包括第二数量个igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)模块9，所述igbt模块9包括正极、负极、交流极，所有所述igbt模块9的正极相连接得到所述转换模块8的正极端，所有所述igbt模块9的负极相连接得到所述转换模块8的负极端；所述第二数量个所述igbt模块9分别固定在所述散热器7上，所述散热器7用于对所述igbt模块9工作时产生的热量进行散热。其中，所述第二数量根据实际情况变通。
50.其中，所述散热器7包括若干个金属片及一支架，所述若干个金属片平行设置于所述支架上，每一金属片之间存在一定距离及缝隙。若干个金属片有利于增大散热面积，对所述igbt模块9工作时产生的热量进行散热。
51.如图5中(g)所示，所述第一母排5上还包括所述第二数量个用于与所述igbt模块9的正极连接的第三端口g，所述第二母排6上还包括所述第二数量个用于与所述igbt模块9的负极连接的第四端口h。
52.所述转换模块8的正极端与所述滤波电容组1的所述第一极连接，包括：所述第一母排5通过所述第三端口g与所述第二数量个所述igbt模块9的正极进行连接。
53.所述转换模块8的负极端与所述滤波电容组1的所述第二极连接，包括：所述第二
母排6通过所述第四端口h与所述第二数量个所述igbt模块9的负极进行连接。
54.其中，igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，所述igbt包括基极、发射极和集电极，而所述igbt模块9为主要由若干个所述igbt及其他电子元件通过一定电路连接集成的电信号转换模块。因此，由若干个所述igbt及其他电子元件通过一定电路连接集成的所述igbt模块9中用于接入或者接出直流电正极的一端为所述igbt模块9的正极，所述igbt模块9中用于接入或者接出直流电负极的一端为所述igbt模块9的负极，所述igbt模块9中用于接出或者接入交流电的端为交流极。
55.在一些实施例中，所述igbt模块包括两个所述igbt，两个所述igbt串联连接于所述igbt模块9的正极和负极之间，即其中一个所述igbt的集电极与另一个所述igbt的发射极连接，其中一个所述igbt的发射极与所述igbt模块9的负极连接，另一个所述igbt的集电极与所述igbt模块9的正极连接。其中，所述一个所述igbt的集电极与另一个所述igbt的发射极的连接处为输出端，在电流逆变中用于输出交流电，在电流整流中用作输入交流电，故所述输出端为所述igbt模块9的交流极。一个所述igbt模块9通过其内部的电路就能实现电流逆变或整流，但多个所述igbt模块9的正极相连接，多个所述igbt模块9的负极相连接时，能够提供更高的电流密度、均匀热分布以及较高性价比等。因而，在一些实施例中，所述转换模块包括至少一个所述igbt模块9，且至少一个所述igbt模块9的正极相连接、负极相连接，进而满足不同的电流逆变或者整流效果。其中，当仅包括一个igbt模块9时，所述转换模块8构成为半桥桥臂电路，当包括两个igbt模块9时，所述转换模块8的构成为全桥桥臂电路。
56.请参阅图6，图6为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第五种部分结构示意图：
57.所述功率模块装置200还包括三个交流接线端铜排10，三个所述交流接线端铜排10分别通过绝缘材料固定在所述机架2上，三个所述交流接线端铜排10用于与一交流电源进行连接，进而用于输出或接入交流电，其中三个所述交流接线端铜排10分别对应所述交流电源中的三相。
58.任意第三数量个所述igbt模块9中的交流极相连接分别得到三个所述转换模块8的交流端，其中，所述第二数量是所述第三数量的三倍。
59.所述转换模块8的交流端与一交流接线端口连接，包括：三个所述转换模块8的交流端分别与三个所述交流接线端铜排10连接。
60.其中，多个所述igbt模块9中的交流极相连接，能够使所述igbt模块9中的交流极输出的交流电电流更大；除此之外，在所述功率模块装置200要实现反向逆变时，多个所述igbt模块9中的交流极相连接，也能使所述igbt模块9中的交流极能够接入更大的交流电电流，以满足所述逆变器的需要，因此，所述第二数量及所述第三数量根据所述逆变器的总功率及输出的电流、所述igbt模块9的型号和容量变通，且所述第二数量是所述第三数量的三倍，以使所述三个交流端输出的电流或者接入的电流一样大。在一些实施例中，如图6所示，所述第三数量为2，每两个所述igbt模块9中的交流极相连接得到一个所述转换模块8的交流端，并与一个所述交流接线端铜排10连接。
61.请参阅图7，图7为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第六种部分结构示
意图：
62.所述功率模块装置200还包括所述第二数量个吸收电容11，所述吸收电容11包括正极和负极；所述第二数量个所述吸收电容11与所述第二数量个所述igbt模块9相对应，所述第二数量个所述吸收电容11的正极分别与所述第二数量个所述igbt模块9的正极相应连接，所述第二数量个所述吸收电容11的负极分别与所述第二数量个所述igbt模块9的负极相应连接。所述吸收电容11用于消除由于所述第一母排5、所述第二母排6在工作工程中产生的杂散电感引起的尖峰电压，避免所述igbt模块9的损坏。一般来说，每个所述吸收电容11在连接的时候，应分别与每个所述igbt模块9对应连接
63.在一些实施例中，如图7所示，所述第二数量为6，所述功率模块装置200还包括6个吸收电容11，每个所述吸收电容11的正极通过所述第一母排5上的所述第三端口g与每个所述igbt模块9的正极相应连接，每个所述吸收电容11的负极通过所述第二母排6上的所述第四端口h分别与每个所述igbt模块9的负极相应连接。
64.请参阅图8，图8为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的第七种部分结构示意图：
65.图8中(h)为所述功率模块装置200部分结构的立体示意图，图8中(i)为所述功率模块装置200另一部分结构的立体示意图.
66.所述功率模块装置200还包括控制器13以及电路板支架12。所述转换模块8还包括控制端，其中，所述控制器13与所述转换模块8的控制端连接，所述控制器13用于控制所述转换模块8，进而控制所述转换电路的逆变方向，实现交流转直流或者直流转交流。
67.如图8中(h)所示，所述电路板支架12固定于所述机架2上，所述电路板支架12用于固定所述控制器13。
68.在一些实施例中，如图8中(i)所示，所述功率模块装置200还包括电路板14，所述控制器13设置于所述电路板14上，所述控制器13包括若干用于控制所述igbt模块9的控制引脚；所述igbt模块9还包括受控端，所述igbt模块9的受控端构成所述转换模块8的受控端。
69.所述控制器13与所述转换模块8的控制端连接，包括：所述控制器13的每一控制引脚连接至对应的一igbt模块9的受控端，相应控制每一所述igbt模块9的导通或截止，进而控制所述转换电路的逆变方向，实现交流转直流或者直流转交流；其中，所述控制器13通过所述电路板14固定于所述电路板支架12上，即所述控制器13设置于所述电路板14上，所述电路板14固定于所述电路板支架12上。
70.在一些实施例中，为了更方便控制所述转换模块8，所述功率模块装置200可包括多个所述电路板14及所述控制器13，每个所述控制器13设置于每个所述电路板14上，每个所述控制器13包括若干用于控制相应所述igbt模块9的控制引脚。如图8中(i)所示，所述功率模块装置200包括3个所述电路板14及所述控制器13，每个所述控制器13分别控制每两个所述igbt模块9，并且每个所述控制器13分别控制所述转换模块8中三个交流端中的其中一端输出或者输入。
71.请参阅图9，图9为本实用新型一实施例提供的功率模块装置的结构示意图：
72.所述功率模块装置200还包括外壳罩15，所述外壳罩15固定于所述机架2上，所述外壳罩15与所述机架2形成一内部空间，所述内部空间用于收容所述功率模块装置200中的
部分电力电子元件及零件，进而有利于所述功率模块装置200中的大部分电力电子元件及零件被封装成一个整体，且不易被损坏。
73.在一些实施例中，如图9所示，由于所述电路板支架12与所述机架2以形成一定的内部空间用于收容所述功率模块装置200中的部分电力电子元件及零件，因此所述外壳罩15也可固定于所述电路板支架12，进而与所述电路板支架12形成另一内部空间以收容所述电路板支架12上固定的所述电路板14及所述控制器13，进而有利于所述功率模块装置200中的大部分电力电子元件及零件被封装成一个整体，且不易被损坏。
74.本实用新型实施例还提供一种逆变器，所述逆变器包括逆变器机架、散热风扇、直流电池以及所述功率模块装置200。其中，所述逆变器机架用于固定所述逆变器中的各部件，所述散热风扇正对设置于功率模块装置200之外，且设置于所述散热器7中所述金属片之间缝隙的延伸方向上，以便于散热风扇工作时，配合所述散热器7对所述转换模块8产生的热量进行散热。
75.其中，所述逆变器还可为储能逆变器或者光伏逆变器，不仅能够实现单向逆变，也可实现反向逆变，即所述逆变器不仅可将直流转换为交流，也可将交流转换为直流。
76.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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的保护范围为准。
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