斬波電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種斬波電路，包括功率器件、儲能器件以及復合母排；所述復合母排包括母排、端子和連接部；所述母排，形狀為扁平狀，至少兩個所述母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，以將相鄰的所述母排之間保持絕緣；所述端子，設(shè)置在所述母排上，用于連接電路器件；所述連接部，設(shè)置在所述母排上，用于連接直流輸入端、斬波輸出端或所述電路器件；所述復合母排至少包括第一母排、第二母排和第三母排；所述第一母排與所述直流輸入端正極連接；所述第二母排與所述直流輸入端負極連接；所述第三母排與所述斬波輸出端連接。本發(fā)明提供的斬波電路能夠降低電路的雜散電感，減少尖峰電壓的產(chǎn)生。
【專利說明】斬波電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電氣技術(shù)，尤其涉及一種斬波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電力機車的運行系統(tǒng)主要有牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，其中牽引輔助變流器是保證電力機車實現(xiàn)電氣牽引、制動以及輔助供應(yīng)的重要器件，決定了電力機車高速運行的穩(wěn)定性。
[0003]目前，牽引輔助變流器斬波電路中的關(guān)鍵部件，如絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)以及吸收電容等部件的電氣連接通常采用電纜或銅排進行連接。在牽引輔助變流器工作狀態(tài)下，由于IGBT自身存在電感，且在IGBT與直流儲能電容之間連接的直流母線上也存在寄生電感，因此，采用電纜或銅排進行電氣連接可導致斬波電路中存在較大的雜散電感。IGBT在開關(guān)的過程中，斬波電路將產(chǎn)生較高的電壓尖峰，導致電路中器件過熱，容易損壞IGBT，并使斬波電路的可靠性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種斬波電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中斬波電路雜散電感較大的問題，實現(xiàn)降低電路的雜散電感，減少尖峰電壓的產(chǎn)生。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種斬波電路，包括功率器件、儲能器件以及復合母排；
[0006]所述復合母排包括母排、端子和連接部；
[0007]所述母排，形狀為扁平狀，至少兩個所述母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，以將相鄰的所述母排之間保持絕緣；
[0008]所述端子，設(shè)置在所述母排上，用于連接電路器件；
[0009]所述連接部，設(shè)置在所述母排上，用于連接直流輸入端、斬波輸出端或所述電路器件；
[0010]所述復合母排至少包括三個所述母排，即第一母排、第二母排和第三母排；
[0011]所述第一母排通過第一連接部與所述直流輸入端正極連接；所述第二母排通過第二連接部與所述直流輸入端負極連接；所述第三母排通過第三連接部與所述斬波輸出端連接。
[0012]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案通過將母排的形狀設(shè)置成扁平狀，且至少兩個母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，并通過設(shè)置在母排上的端子和連接部連接電路輸入/輸出端和電路器件，并通過儲能器件吸收IGBT在關(guān)斷過程中產(chǎn)生的尖峰電壓，解決了斬波電路雜散電感較大的問題，實現(xiàn)降低電路的雜散電感，減少尖峰電壓的產(chǎn)生，提高了斬波電路的可靠性，電路布局簡單，靈活性得到提高，減小了斬波電路的體積，便于電路器件的維護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例提供的斬波電路的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排一側(cè)的立體圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排另一側(cè)的立體圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為圖4的俯視圖；
[0018]圖6為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排另一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的斬波電路的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排一側(cè)的立體圖，圖3為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排另一側(cè)的立體圖，圖4為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖4的俯視圖，圖6為本發(fā)明實施例提供的斬波電路中復合母排另一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1-6所示，該斬波電路包括功率器件、儲能器件以及復合母排。
[0020]所述復合母排包括母排、端子和連接部。母排形狀為扁平狀，至少兩個所述母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，以將相鄰的所述母排之間保持絕緣。所述端子，設(shè)置在所述母排上，用于連接電路器件。所述連接部，設(shè)置在所述母排上，用于連接直流輸入端、斬波輸出端或所述電路器件。所述復合母排至少包括三個所述母排，即第一母排11、第二母排12和第三母排13。所述第一母排11通過第一連接部31與所述直流輸入端正極連接；所述第二母排12通過第二連接部32與所述直流輸入端負極連接；所述第三母排13通過第三連接部33與所述斬波輸出端連接。
[0021]其中，復合母排中的第一母排11、第二母排12和第三母排13均設(shè)置成扁平狀，使得各母排截面的寬度增大，截面的厚度減小，能夠減小電流流過時產(chǎn)生的磁通量，降低各母排的寄生電感。各母排寬度和厚度可根據(jù)應(yīng)用電路中通過的電流大小設(shè)定，在保證能通過最大電流的前提下，增大截面的寬度，減小截面的厚度，以降低各母排的寄生電感。復合母排中的第一母排11和第三母排13位于同一平面上，分別與第二母排12疊放在一起，使得各母排之間的距離縮短，也能夠降低復合母排的寄生電感。第一母排11與第二母排12之間以及第二母排12與第三母排13之間填充高絕緣強度材料，高絕緣強度材料的選用可根據(jù)相鄰兩個母排之間的電位差來設(shè)定，以將相鄰的兩個母排之間保持絕緣。各母排的電位可按照復合母排應(yīng)用的斬波電路中直流輸入端的電壓以及功率器件的開關(guān)頻率設(shè)定，例如:第一母排11的電位為+1800V，第二母排12的電位為0V，第三母排13的電位為+600V。
[0022]該復合母排的工作原理為:第一母排和第二母排通過相應(yīng)的連接部接入直流輸入端，使得各母排具有與直流輸入電壓相等的電位，復合母排中的各個端子與對應(yīng)的母排連接，因此也具有與直流輸入端相等的電壓，根據(jù)電路原理將電路器件連接至母排上的各個端子，以獲得電路器件所需的工作電壓，第三母排與外部斬波直流輸出端連接，用于輸出斬波直流信號。
[0023]本實施例提供的功率器件可以為IGBT電路，通過IGBT電路中的IGBT器件41的高頻率開關(guān)動作，將輸入直流電轉(zhuǎn)換為斬波直流電。IGBT器件41的兩端分別連接第一母排11和第三母排13，具體可以為:IGBT器件41的第一連接端411接第一母排11中的第一端子21，以使IGBT器件41的第一連接端411接入直流電正極，IGBT器件41的第二連接端412接第三母排13中的第二端子22，以輸出斬波直流電。IGBT電路中還包括續(xù)流二極管42，其負極連接至第三母排13的第三端子23，正極連接至第二母排12的第四端子24，用于保護IGBT器件41。IGBT電路還可以包括配置板、驅(qū)動板和信號轉(zhuǎn)換板，其中信號轉(zhuǎn)換板分別連接驅(qū)動板和用于控制斬波電路工作的控制器，提供光/電轉(zhuǎn)換以及電/光轉(zhuǎn)換，以將該控制器發(fā)出的信號進行電/光轉(zhuǎn)換后傳送給驅(qū)動板，以及將驅(qū)動板發(fā)出的IGBT狀態(tài)反饋信號進行光/電轉(zhuǎn)換后傳送給該控制器。驅(qū)動板上帶有隔離電源電路，通過配置板連接至IGBT的柵極，以控制IGBT實現(xiàn)開關(guān)動作，并提供過流和過壓保護。
[0024]儲能器件可以為吸收電容51，其正極連接至第一母排11的第四連接部34，負極連接至第二母排12的第五連接部35，與IGBT電路并聯(lián)連接，以在IGBT開關(guān)的過程中抑制IGBT關(guān)斷電壓尖峰。
[0025]本實施例提供的技術(shù)方案通過將母排的形狀設(shè)置成扁平狀，且至少兩個母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，并通過設(shè)置在母排上的端子和連接部連接電路輸入/輸出端和電路器件，并通過儲能器件吸收IGBT在關(guān)斷過程中產(chǎn)生的尖峰電壓，解決了斬波電路雜散電感較大的問題，實現(xiàn)降低電路的雜散電感，減少尖峰電壓的產(chǎn)生，提高了斬波電路的可靠性，電路布局簡單，靈活性得到提高，減小了斬波電路的體積，便于電路器件的維護。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，端子優(yōu)選可以通過焊接或冷壓的方式與一個所述母排連接，并露出于所述復合母排外側(cè)，或者端子通過焊接或冷壓的方式與一個所述母排連接，并穿過相鄰的所述母排，露出于所述復合母排外側(cè)，且與所述相鄰的所述母排絕緣，以連接電路器件。該相鄰的母排上設(shè)置有過孔，用于端子通過該過孔穿過相鄰的母排。過孔內(nèi)壁涂覆絕緣膜，絕緣材料可采用一種有機聚脂薄膜，端子從過孔穿過，與相鄰的母排保持絕緣。端子數(shù)量的選擇和布局可按照應(yīng)用電路的原理設(shè)定，本實施例對此不作限定。
[0027]優(yōu)選的，本實施例中各母排可為銅排，具有電阻率低、熱穩(wěn)定性高的優(yōu)點。母排的表面可采用電解鍍錫，以提高焊接能力和耐腐蝕程度。母排表面除端子的連接處和所述連接部外，均涂覆絕緣材料。根據(jù)復合母排應(yīng)用的電路所需的爬電距離和環(huán)境條件，對于疊放在一起的母排和高強度絕緣材料采用壓模方式進行處理，形成一整體，復合母排的端面可采用密封膠將復合母排密封處理，防止母排端面發(fā)生起弧現(xiàn)象。為提高端子間的爬電距離，可在端子間開槽以提高爬電能力。
[0028]上述技術(shù)方案中的復合母排將斬波電路中的高壓部分實現(xiàn)了電氣連接，將1800V輸入直流電轉(zhuǎn)換為600V直流電。其中各母排采用2mm厚的銅排，銅排表面電解鍍錫，鍍錫層為100%金屬錫，其厚度大于或等于15μπι，兩層相鄰的母排之間填充高絕緣強度材料，選用GP0-3層壓板作為高絕緣強度材料，厚度小于0.8_，具有電氣性能好、阻燃性以及耐電弧等優(yōu)點。母排表面除端子連接處和連接部外均涂覆絕緣材料，厚度小于0.4_。在復合母排相鄰的兩層母排之間加裝1.5mm厚的絕緣板，以滿足在2500V/50HZ條件下局部放電的要求，以延長復合母排的使用壽命。采用上述技術(shù)方案使得斬波電路中的復合母排產(chǎn)生的寄生電感可以小于50nH，能夠承受交流5800V的絕緣耐壓，復合母排中的端子可承受30Nm的力矩，選用的絕緣材料及粘合劑可使復合母排工作在-25V、75°C的環(huán)境中，存儲于-40°C?+85°C的環(huán)境中。
[0029]對于上述實施例中提供的斬波電路，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)應(yīng)用的場景不同設(shè)計相應(yīng)的斬波電路，其中采用的復合母排也可根據(jù)斬波電路中所用到的電路器件設(shè)定，包括設(shè)定母排的形狀、尺寸，疊放形式，設(shè)定端子的數(shù)量、排布形式以及端子引出方式，本實施例對此均不作限定。
[0030]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種斬波電路，其特征在于，包括功率器件、儲能器件以及復合母排； 所述復合母排包括母排、端子和連接部； 所述母排，形狀為扁平狀，至少兩個所述母排疊放在一起，相鄰的所述母排之間填充高絕緣強度材料，以將相鄰的所述母排之間保持絕緣； 所述端子，設(shè)置在所述母排上，用于連接電路器件； 所述連接部，設(shè)置在所述母排上，用于連接直流輸入端、斬波輸出端或所述電路器件； 所述復合母排至少包括三個所述母排，即第一母排、第二母排和第三母排； 所述第一母排通過第一連接部與所述直流輸入端正極連接；所述第二母排通過第二連接部與所述直流輸入端負極連接；所述第三母排通過第三連接部與所述斬波輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬波電路，其特征在于，所述端子通過焊接或冷壓的方式與所述第一母排連接，并露出于所述復合母排外側(cè)；或 所述端子通過焊接或冷壓的方式與所述第一母排連接，并穿過所述第二母排，露出于所述復合母排外側(cè)，且與所述第二母排絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斬波電路，其特征在于，所述第二母排設(shè)置有過孔，所述過孔內(nèi)壁涂覆絕緣膜，所述端子從所述過孔穿過，與所述第二母排保持絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬波電路，其特征在于，所述母排為銅排。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斬波電路，其特征在于，所述母排表面鍍錫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬波電路，其特征在于，所述母排表面除端子連接處和所述連接部外，均涂覆絕緣材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的斬波電路，其特征在于，各所述母排和高強度絕緣材料采用壓模方式進行處理，形成一整體。
【文檔編號】H02M3/155GK103916010SQ201310005157
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】尹梅, 劉革莉, 陳宏 , 趙一潔 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司