1.新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是,包括:控制器(U1)、第一GaN半桥电路(1)、第二GaN半桥电路(2)、第三GaN半桥电路(3)、检测电路(U2)和反馈电路(U3);所述第一GaN半桥电路(1)包括第一栅驱动电路(H)、第二栅驱动电路(L)、GaN功率开关MH、GaN功率开关ML、连接在第一栅驱动电路(H)和GaN功率开关MH之间的限流电阻RH、连接在第二栅驱动电路(L)和GaN功率开关ML之间的限流电阻RL;所述第二GaN半桥电路(2)包括第三栅驱动电路(H1)、第四栅驱动电路(L1)、GaN功率开关MH1和GaN功率开关ML1、连接在第三栅驱动电路(H1)和GaN功率开关MH1之间的限流电阻RH1、连接在第四栅驱动电路(L1)和GaN功率开关ML1之间的限流电阻RL1;所述第三GaN半桥电路(3)包括第五栅驱动电路(H2)、第六栅驱动电路(L2)、GaN功率开关MH2和GaN功率开关ML2、连接在第五栅驱动电路(H2)和GaN功率开关MH2之间的限流电阻RH2、连接在第六栅驱动电路(L2)和GaN功率开关ML2之间的限流电阻RL2;
电路的连接关系如下:控制器(U1)的第一脉宽信号PWH输出端连接到第一栅驱动电路(H)的输入端,控制器(U1)的第二脉宽信号PWL输出端连接到第二栅驱动电路(L)的输入端,控制器(U1)的第三脉宽信号PWH1输出端连接到第三栅驱动电路(H1)的输入端,控制器(U1)的第四脉宽信号PWL1输出端连接到第四栅驱动电路(L1)的输入端,控制器(U1)的第五脉宽信号PWH2输出端连接到第五栅驱动电路(H2)的输入端,控制器(U1)的第六脉宽信号PWL2输出端连接到第六栅驱动电路(L2)的输入端;
GaN功率开关MH的源端连接到输入高压母线Vbus,GaN功率开关MH的漏端为半桥输出HB,半桥输出HB连接到GaN功率开关ML的漏端和电感Lc1的左端,GaN功率开关ML的源端连接到输入低压母线Vgnd和电容C1的下端;GaN功率开关MH1的源端连接到输入高压母线Vbus,GaN功率开关MH1的漏端为半桥输出HB1,半桥输出HB1连接到GaN功率开关ML1的漏端和电感Lc2的左端,GaN功率开关ML1的源端连接到输入低压母线Vgnd和电容C2的下端;GaN功率开关MH2的源端连接到输入高压母线Vbus,GaN功率开关MH2的漏端为半桥输出HB2,半桥输出HB2连接到GaN功率开关ML2的漏端和电感Lc3的左端,GaN功率开关ML2的源端连接到输入低压母线Vgnd和电容C3的下端;
电感Lc1的右端连接到电容C1的上端、检测电路(U2)的第一输入端口、输出电容C4的上端、输出电容C6的下端和第一相输出高压母线Uo;电感Lc2的右端连接到电容C2的上端、检测电路(U2)的第二输入端口、输出电容C4的下端、输出电容C5的上端和第二相输出高压母线Vo;电感Lc3的右端连接到电容C3的上端、检测电路(U2)的第三输入端口、输出电容C5的下端、输出电容C6的上端和第三相输出高压母线Wo;检测电路(U2)输出的对三相逆变器模块的电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号分别连接到反馈电路(U3)的输入端;反馈电路(U3)将所述电压检测信号、电流检测信号和温度检测信号分别处理为反馈信号,输出给控制器(U1)。
2.根据权利要求1所述的新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是:电路在版图实现时采用双面布局结构,所述双面布局结构包括:分布在正面的第一GaN半桥版图区(21)、第二GaN半桥版图区(22)、第三GaN半桥版图区(23)、检测电路(U2)版图区、输出电容C4版图区、输出电容C5版图区、输出电容C6版图区,和分布在反面的低压供电区(24);
正面和反面之间的所有PWM脉宽信号和所有检测信号通过通孔连接信号;
所述第一GaN半桥版图区(21)、第二GaN半桥版图区(22)和第三GaN半桥版图区(23)采用相同的GaN半桥版图区布局方式,即内部均包括栅驱动电路版图区、限流电阻版图区、GaN功率开关版图区、散热器版图区、半桥输出版图区、电感版图区、电容版图区、输入高压母线Vbus版图区和输入高压地线Vgnd版图区,所述散热器版图区分布在半桥输出版图区的内部;
输出电容C4版图区跨接在第一GaN半桥版图区(21)和第二GaN半桥版图区(22)之间,输出电容C5版图区跨接在第二GaN半桥版图区(22)和第三GaN半桥版图区(23)之间,输出电容C6版图区跨接在第一GaN半桥版图区(21)和第三GaN半桥版图区(23)之间;
所述低压供电区(24)内部包含控制器(U1)版图区、反馈电路(U3)版图区和低压地线版图区。
3.根据权利要求2所述的新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是:所有GaN功率开关均采用多个小电流GaN功率开关并联来实现大电流输出;并且均采用LGA封装形式的HEMT器件。
4.根据权利要求3所述的新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是:所述输入高压母线Vbus版图区和输入高压地线Vgnd版图区均包括C型半包围结构,每个C型半包围结构所包围的空间内分布有:通孔版图区、栅驱动电路版图区、限流电阻版图区、HEMT器件版图区;
所述第一GaN半桥版图区(21)内的输入高压母线Vbus版图区的C型半包围结构所包围的空间内分布有:通孔P_PWH版图区、第一栅驱动电路H版图区、限流电阻RH版图区、HEMT器件MH11版图区和HEMT器件MH12版图区;所述HEMT器件MH11版图区左侧和HEMT器件MH12版图区左侧朝向限流电阻RH的右端;
所述输入高压母线Vbus版图区C型半包围结构的两个端部均采用直角三角形结构,2个三角形的斜边相对,分别连接HEMT器件MH11版图区和HEMT器件MH12版图区的源极;所述HEMT器件MH11版图区和HEMT器件MH12版图区的漏极之间夹着半桥输出HB版图区的左上角,该左上角的形状为一个顶角朝左且为锐角的等腰三角形;
所述第一GaN半桥版图区(21)内的输入高压地线Vgnd版图区的C型半包围结构所包围的空间内分布有:通孔P_PWL版图区、第二栅驱动电路L版图区、限流电阻RL版图区、HEMT器件ML11版图区和HEMT器件ML12版图区;所述HEMT器件ML11版图区左侧和HEMT器件ML12的版图区左侧朝向限流电阻RL的右端;
所述输入高压地线Vgnd版图区C型半包围结构的两个端部均采用直角三角形结构,2个三角形的斜边相对,分别连接HEMT器件ML11版图区和HEMT器件ML12版图区的源极;所述HEMT器件ML11版图区和HEMT器件ML12版图区的漏极之间夹着半桥输出HB版图区的左下角,该左下角的形状为一个顶角朝左且为锐角的等腰三角形;
所述第二GaN半桥版图区(22)和第三GaN半桥版图区(23)中的输入高压母线Vbus版图区和输入高压地线Vgnd版图区均采用与第一GaN半桥版图区(21)相同的C型半包围结构。
5.根据权利要求4所述的新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是:所述限流电阻RH右端到HEMT器件MH11栅端的金属线和限流电阻RH右端到HEMT器件MH12栅端的金属线长度严格相等,并且两根金属线的长度均小于5mm,两根金属线之间的夹角小于
120度;所述限流电阻RL右端到HEMT器件ML11栅端的金属线和限流电阻RL右端到HEMT器件ML12栅端的金属线长度严格相等,并且两根金属线的长度均小于5mm,两根金属线之间的夹角小于120度。
6.根据权利要求1所述的新能源发电系统用高效率GaN三相逆变器模块,其特征是:负责传输第一脉宽信号PWH和第二脉宽信号PWL的两根金属线、负责传输第三脉宽信号PWH1和第四脉宽信号PWL1的两根金属线,以及负责传输第五脉宽信号PWH2和第六脉宽信号PWL2的两根金属线有如下要求:一、两根金属线长度、宽度和厚度都必须严格相等;
二、两根金属线必须采用平行走线方式,相互之间垂直距离不大于2mm;
三、两根金属线布局走过的区域必须由低压地线进行隔离保护。