[发明专利]变换器装置

说明书

本发明涉及一种由许多并联的半导体开关元件和一个布置在这些元件旁边的平滑电容器组成的大功率变换器装置。

传统的这类变换器装置在每一个组成相中具有一个桥电路，该桥电路的上桥臂和下桥臂由许多并联的半导体开关元件组成。图1表示其中一相的构成。用于上桥臂的半导体开关元件1的各个输入端，由正侧的短接电路板5连接到平滑电容器3的正极上。同样，用于下桥臂的半导体开关元件2的输入端由负侧的短接电路板6连接到平滑电容器3的负极上。

元件1和2的各个输出端被连接到输出侧的短接电路板7上，然后从短接板7的另一端的输出终端向外提供输出。

图2用箭头表示当图1中所示装置接通时的电流方向。单点划线上的箭头指示总电流，而虚线上的箭头指示通过各个元件的分电流。

图3和4分别是主视图和俯视图，表示上述变换器装置的元件布置实例。如这些图所示，用于上桥臂的半导体开关元件1和用于下桥臂的半导体开关元件2分别并联地布置在冷却件4上，而平滑电容器3实际上横向地安装在并联布置的元件1和2的纵向延伸部分。

这样布置的元件1、2和平滑电容器3由短接电路板5、6、7连接在一起，如图5A，5B，5C和6所示。在这些图中，短接电路板5、6、7以树状的方式敷设，从而可以使直流电路中每个元件1或2与平滑电容器3之间的距离相等。

当采用这种树状布线时，能够使每个元件1或2到滤波电容器3的连接距离大致一样，如图5A、5B和5C所示。然而，如图6中的箭头所示，通过短接电路板5、6、7的电流相互反向，因而抵消它们中的布线电感；但是每个元件1或2与平滑电容器3之间的布线电感并不一样。因此，当接通元件1、2时，由于布线电感的不同而产生电流不平衡。换句话说，当电流按照图2所示的箭头方向流动时，布线电感瞬间形成电阻，因而使一些元件具有电流的高流动性，而另外一些元件则具有电流的低流动性。

电流不平衡的出现需要依据最大电流值选择元件1、2的额定功率。预期的额定功率过分增加会导致高成本，并且，元件的额定功率越大，需要的尺寸也越大。而降低最大额定功率，则变换器使用的额定功率范围会受到限制。

就与布线电感有关的上述问题而论，通过增加图5A、5B和5C所示的各个电流通路之间的距离a、b、c会减少布线电感的不均匀性影响。但在此情况下，尺寸也会增加到不必要的程度，因而导致该装置的尺寸过大。而且，该树状布线板结构是复杂的，需要许多难以装配的元件、会升高成本并且往往引起质量不稳定。

本发明解决了上述问题，本发明的目的是提供一种低价格，高性能，小尺寸的变换器装置。

为了实现这一目的，本发明的第一方面是提供一种变换器装置，包括：由多个半导体开关元件组成的布线电路，这些开关元件在每相中并联连接以便形成桥电路的上桥臂和下桥臂，所述布线电路有一个纵向延伸部分；

一个平滑电容器，在这些并联连接的半导体开关元件的纵向延伸部分附近横向布置，

一个直流电路部分，其包括两个把平滑电容器的两端连到各个半导体开关元件输入端的短接电路板，

一个输出电路部分，其包括一个将半导体开关元件的输出端连接到一个输出终端的短接电路板，

该直流电路部分的两块短接电路板各由一块弯曲成具有外部平面的曲柄形横截面的导电板形成，

两块导电板中每块的诸外部平面中的一个被连接到每个半导体开关元件的输入端，并且，

每块导电板的其它外部平面则借助于绝缘体而紧靠地相互叠置。

在本发明的这个第一方面中，直流电路部分的两个短接电路板各由一块弯曲成曲柄形横截面的导电板形成，两块导电板中的每一块的诸外部平面中的一个连接到每个半导体开关元件的输入端，而每块导电板的其它外部平面则通过一个绝缘体相互紧靠地叠置。这种设计减小了该装置接通时离平滑电容器最近的元件与最远的元件之间的布线电感差，还降低了它们之间的电流不平衡。

本发明的第二方面是提供上述的变换器装置，在该装置中输出电路部分的短接电路板延伸到平滑电容器安装侧的相反侧，且该短接电路板的延伸端反过来向上弯曲，而该输出电路部分的短接电路板和该直流电路部分的两个短接电路板相互平行地紧靠布置，且把绝缘体放在其间。