三相逆变器的制作方法

本发明涉及一种逆变器，尤其是使用高开关速度半导体器件的三相逆变器。

背景技术：

常规地，逆变器的冷却系统1为板形，功率芯片2(诸如sic器件)平行地固定在板的表面上(在图1中，示出了三相应用，31、32、33分别表示u相、v相和w相)。冷却剂通过入口11流入冷却系统，并且通过出口12流出冷却系统。参考图2和图3，使用了两个常规的蛇形冷却管，并且入口1和出口2设置在冷却系统的同一侧，并且功率芯片沿这些蛇形冷却管设置(在图2和图3中，冷却剂流如箭头所示)，因此，由功率芯片产生的热量通过冷却剂流3耗散。然而，由于冷却剂本身的温度在热交换过程期间升高，因此出口附近的温度高于入口附近的温度，这会导致温度不平衡。随着平行布置的功率芯片的数量增加，温度分布变得更加不均匀。一般来说，ev(电动车辆)将需要更大的电流并且使用多得多的sic器件，如果这些sic器件仍然平行布置，则会由于温度不平衡而产生不平衡的电流，这可能会导致一些sic器件甚至被破坏。

另外，完全或部分由电动马达驱动的商用车辆(客车和卡车)变得越来越流行。商用车辆需要大电流。因此，需要针对每一相并联耦合更多个功率芯片(多于10个)。在这种情况下，对于平行布置，逆变器需要更多的安装空间。

技术实现要素：

本发明的一方面提供了三相逆变器。该逆变器包括冷却装置，该冷却装置具有主体和在该主体内部的冷却剂路径，该主体进一步包括：至少三个侧壁、第一侧表面、与该第一侧表面相对的第二侧表面、由这三个侧壁限定的中空部分、设置在该第一侧表面上的入口和设置在该第二侧表面上的出口，其中，该冷却剂路径连通该入口和该出口；设置在所述中空部分中的电容器；以及针对各相提供的三个功率模块，每个功率模块包括接触这些侧壁的晶体管对，这些晶体管对构成串联的上臂电路和下臂电路。该设计使得该逆变器变得更加紧凑，这对于缩小ev的电子器件的尺寸是有利的。

附图说明

图1展示了三相应用中的平行功率芯片布置。

图2展示了传统的冷却剂流。

图3展示了另一传统的冷却剂流。

图4展示了根据本发明的一个实施例的逆变器的第一透视图。

图5展示了图4的前视图。

图6展示了图4的后视图。

图7展示了根据本发明的一个实施例的逆变器的第二透视图。

图8展示了根据本发明的一个实施例的逆变器的第三透视图。

图9展示了冷却装置中的冷却剂流。

图10展示了根据本发明的另一实施例的逆变器的透视图。

具体实施方式

参考图4至图9，详细公开了根据本发明的一个实施例的三相逆变器。逆变器包括冷却装置，该冷却装置具有主体10和在主体10内部的冷却剂路径。主体是由铝制成的中空三棱柱，并且包括三个侧壁11、12和13，第一侧表面21以及与第一侧表面21相对的第二侧表面22。中空部分101由三个侧壁11、12和13限定。中空部分101提供用于容纳电容器4的空间。冷却装置进一步包括入口31和出口32，入口和出口均与冷却剂路径连通。入口31被设置在第一侧表面21上，并且出口32被设置在第二侧表面22上。入口31低于出口32(在图9中以虚线示出)，因此整个侧壁均受冷却剂的影响。

逆变器包括三个功率模块，并且每个功率模块对应于一个相(u相、v相和w相)。每个功率模块包括接触侧壁的晶体管对6。参考图8，针对单个相，10个晶体管6并联耦合并且构成上臂电路51，同时另外10个并联晶体管6构成下臂电路52。属于同一相的上臂电路51和下臂电路52被设置在同一侧壁上。所有晶体管均由夹子7固定，并且每个晶体管的加热平面接触侧壁。为了实现高开关速度，将sic器件用作晶体管，并且在开关期间产生大量的热量。在晶体管的开关过程期间产生的热量被传递到侧壁并且在冷却剂循环期间被从逆变器带走。与常规的平面冷却装置相比，属于三个相的晶体管与此三维冷却装置一起冷却。

参考图4至图8，该逆变器进一步包括对应于三个侧壁的三个pcb8(仅示出一个pcb)。每个pcb与对应的侧壁平行，并且设置在每个侧壁上的功率模块电连接到对应的pcb。电容器4也电耦合到pcb。pcb8设置有逆变器的dc输入端81和逆变器的ac输出端82。

在另一个优选实施例中，参考图10，每个功率模块的上臂电路51和下臂电路52分别设置在两个相邻的侧壁12和13上。该逆变器包括对应于三个功率模块的三个pcb8(仅示出一个pcb)，各个功率模块电连接到对应的pcb。另外，为了高效地冷却功率模块，在主体中提供了三个直冷却路径。因此，设置了三个入口31和三个出口32，同一冷却路径的入口和出口在相同高度上。通过这样做，设置在三个侧壁上的功率模块被独立地冷却。

因此，在参考具体实施例对本发明进行描述时，该描述是对本发明的说明而不应被理解为限制本发明。在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改和应用。

技术特征：

1.一种三相逆变器，包括：

冷却装置，所述冷却装置具有主体和在所述主体内部的至少一个冷却剂路径，所述主体包括：至少三个侧壁、第一侧表面、与所述第一侧表面相对的第二侧表面、由所述三个侧壁限定的中空部分、设置在所述第一侧表面上的至少一个入口和设置在所述第二侧表面上的至少一个出口，其中，所述冷却剂路径连通所述入口和所述出口，

设置在所述中空部分中的电容器，以及

针对各相提供的三个功率模块，每个功率模块包括接触所述侧壁的晶体管对，所述晶体管对构成串联的上臂电路和下臂电路。

2.如权利要求1所述的逆变器，其中，所述逆变器包括分别对应于三个功率模块的三个pcb，各个功率模块电连接到对应的pcb。

3.如权利要求2所述的逆变器，其中，每个功率模块的上臂电路和下臂电路被设置在同一侧壁上，并且连接到所述功率模块的pcb与所述侧壁平行。

4.如权利要求2所述的逆变器，其中，每个功率模块的上臂电路和下臂电路分别设置在两个相邻的侧壁上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器，其中，所述主体是中空三棱柱。

6.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器，其中，所述晶体管是sic器件。

技术总结
公开了一种三相逆变器。该逆变器包括冷却装置，该冷却装置具有主体和在该主体内部的冷却剂路径，该主体进一步包括：至少三个侧壁、第一侧表面、与该第一侧表面相对的第二侧表面、由这三个侧壁限定的中空部分、设置在该第一侧表面上的入口和设置在该第二侧表面上的出口，其中，该冷却剂路径连通该入口和该出口；设置在所述中空部分中的电容器；以及针对各相提供的三个功率模块，每个功率模块包括接触这些侧壁的晶体管对，这些晶体管对构成串联的上臂电路和下臂电路。该设计使得该逆变器变得更加紧凑。

技术研发人员：柳伟
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：2021.01.12
技术公布日：2021.07.30