一种功率板和储能变流器的制作方法

本技术涉及电路领域，尤其涉及一种功率板和储能变流器。

背景技术：

1、储能变流器(power conversion system)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。储能变流器的核心部件之一为功率板，其中搭载的三相三电平电路能够将输入的直流电能转变为交流电能。目前，三相三电平电路一般以模块化的方案进行实现，即三电平电路中的功率管被封装为一整个模块进行出售，然后厂商再利用一体化的功率管模块搭建功率板，但是由于购买的限制和成本问题，一体化的功率管模块越来越难以采购且成本提高，限制了储能变流器的生产和发展。

技术实现思路

1、本技术提供了一种功率板和储能变流器，利用功率管单管即可搭建功率板，且散热性能好、电路反峰较低而且易于安装驱动板。

2、本技术的第一方面提供了一种功率板，功率板包括若干个拓扑单元区域，拓扑单元区域包括沿第二方向延伸的第一狭长区域和沿第一方向延伸的第二狭长区域，第二狭长区域贯穿第一狭长区域，且第一狭长区域和第二狭长区域共同将拓扑单元区域分割成多个器件区域；第一方向和第二方向相交；拓扑单元区域用于形成多电平拓扑，且多电平拓扑至少包括多个开关单管组，多个开关单管组分散分布于多个器件区域中；每一开关单管组包括若干个晶体管单管；第二狭长区域沿第二方向的第一侧的器件区域的散热性能小于第二狭长区域沿第二方向的第二侧的器件区域的散热性能；工作状态下发热量低于预设阈值的开关单管组位于第二狭长区域沿第二方向的第一侧的器件区域，工作状态下发热量高于预设阈值的开关单管组位于第二狭长区域沿第二方向的第二侧的器件区域。

3、由此，通过晶体管单管即可搭建功率板，降低采购难度和成本；另外，第二狭长区域两侧的开关单管组的发热量不同，从而风机可以靠近发热量较高的开关单管组进行设置，均衡所有开关单管组的温度，提高功率板的工作性能。

4、在一些实施例中，第一狭长区域沿第二方向的长度大于第一狭长区域沿第一方向的长度，且第一狭长区域沿第二方向的长度大于第二狭长区域沿第一方向的长度；第一狭长区域沿第二方向的两端分别分布有母线电容，且两端的母线电容之间通过板内走线连接，板内走线还形成耦合电容；其中，耦合电容与母线电容并联，且耦合电容电连接于其中2个开关单管组之间，耦合电容用于缩短多电平拓扑的一电流回路向另一电流回路的切换过程的换流路径。

5、由此，在第一狭长区域的两端分别布置母线电容，高效利用第一狭长区域的空间；另一方面，由于第一狭长区域的两端之间的距离比较长，正负母线层的重叠面积也会比较大，从而板内走线所形成的耦合电容的容值也比较大，进而降低电路反峰。

6、在一些实施例中，第二狭长区域用于放置无驱动器件，且第二狭长区域中的器件向功率板的背面的凸起高度小于预设阈值。

7、由此，在第二狭长区域的背面可以插接驱动板，高效利用第二狭长区域的背面空间，而且驱动板的安装高度较低。

8、在一些实施例中，每一拓扑单元区域还至少对应1个驱动板，驱动板用于驱动多个开关单管组；驱动板沿第一方向延伸，驱动板沿第三方向覆盖第二狭长区域的背面，以插接在功率板的背面；其中，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

9、由此，由于第二狭长区域的中间区域的器件不需要驱动且向背面无凸起或者凸起高度很低，所以驱动板的插接高度也很低，安装稳固且信号延时小。

10、在一些实施例中，拓扑单元区域的数量为3，且3个拓扑单元区域沿第一方向依次排列，3个拓扑单元形成三相多电平拓扑；驱动板的数量为2个；第1个驱动板沿第一方向连续延伸，且第1个驱动板覆盖第1个拓扑单元区域中第二狭长区域以及覆盖第2个拓扑单元区域中第二狭长区域的至少部分，以驱动第一相多电平拓扑中所有开关单管组以及第二相多电平拓扑中的部分开关单管组；第2个驱动板沿第一方向连续延伸，且第2个驱动板覆盖第2个拓扑单元区域中第二狭长区域的至少部分和第3个拓扑单元区域中第二狭长区域，以驱动第二相多电平拓扑中其余的开关单管组以及第三相多电平拓扑中的全部开关单管组。

11、由此，对于三相多电平拓扑，仅需要2个驱动板即可完成驱动，成本低廉，驱动板安装时的避让孔少且对位难度低。

12、在一些实施例中，每一拓扑单元区域还对应2个驱动板，每一驱动板均插接在功率板的背面；第一驱动板和第二驱动板均沿第二方向延伸，第一驱动板位于第一狭长区域沿第一方向的第三侧，第二驱动板位于第一狭长区域沿第一方向的第四侧；其中，第一驱动板用于驱动位于第一狭长区域沿第一方向的第三侧的开关单管组，第二驱动板用于驱动位于第一狭长区域沿第一方向的第四侧的开关单管组。

13、在一些实施例中，拓扑单元区域的数量为3，且3个拓扑单元区域沿第一方向依次排列，3个拓扑单元形成三相多电平拓扑；第1个拓扑单元区域的第二驱动板和第2个拓扑单元区域的第一驱动板集成形成一整体驱动板，且位于第1个拓扑单元区域和第2个拓扑单元区域之间；第2个拓扑单元区域的第二驱动板和第3个拓扑单元区域的第一驱动板集成形成一整体驱动板，且位于第2个拓扑单元区域和第3个拓扑单元区域之间。

14、由此，提供了更多形式的驱动板安装方案，适应不同的场景需求。

15、在一些实施例中，第二狭长区域沿第二方向的第一侧的器件区域远离外部的风机，第二狭长区域沿第二方向的第二侧的器件区域靠近外部的风机，以使得第二狭长区域沿第二方向的第一侧的器件区域的散热性能小于第二狭长区域沿第二方向的第二侧的器件区域的散热性能。

16、由此，风机更加靠近发热量高的开关单管组，从而均衡开关单管组的温度，实现更好的散热效果。

17、在一些实施例中，在多电平拓扑为i型三电平拓扑的情况下，多电平拓扑还包括二极管组；二极管组位于第二狭长区域和/或第一狭长区域沿第二方向的中间部分。

18、由此，将无需驱动的二极管放置于狭长区域中，高效利用空间，合理布局。。

19、在一些实施例中，器件区域中的开关单管组呈现以下的任一种图案排列：直线、l型、t型、矩形。

20、由此，提供了开关单管组的多种排列细节，可以更好的根据应用场景进行选择。

21、在一些实施例中，多电平拓扑包括4个开关单管组，4个开关单管组一一对应的位于4个器件区域中；第一器件区域和第四器件区域均位于第二狭长区域沿第二方向的第一侧，且第一器件区域和第四器件区域中的开关单管组均沿第二方向延伸排列呈直线排列；第二器件区域和第三器件区域均位于第二狭长区域沿第二方向的第二侧，且第二器件区域和第三器件区域中的开关单管组均呈现l型排列，且l型的长边沿第二方向延伸，l型的短边沿第一方向延伸，以使得多个开关单管组之间的中空区域还形成第一狭长区域。

22、由此，提供了一种多电平拓扑中开关单管组的排列方式，以丰富实施细节。

23、本技术的第二方面还提供一种储能变流器，储能变流器包括如第一方面的功率板。

24、这样，由于储能变流器包括前述的功率板，因此至少具有前述功率板相同的优势。

25、在一些实施例中，储能变流器还包括驱动板和风机，驱动板插接在功率板的背面，风机和功率板共同安装于储能变流器的壳体内部；功率板包括若干个拓扑单元区域，拓扑单元区域包括沿第一方向延伸的第二狭长区域，第二狭长区域沿第二方向的第一侧分布的开关单管组在工作状态的发热量低于第二狭长区域沿第二方向的第二侧分布的开关单管组在工作状态的发热量；其中，风机靠近功率板中第二狭长区域沿第二方向的第二侧，且风机的风先流经第二狭长区域沿第二方向的第二侧再流经第二狭长区域沿第二方向的第一侧。

26、由此，风机更加靠近发热量高的开关单管组，从而均衡开关单管组的温度，实现更好的散热效果。