車載變流器功率模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種軌道車輛用輔助變流器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，涉及一種軌道車輛用的變流器功率模塊，包括功率電路、驅(qū)動電路、電源模塊、散熱器、支撐電容C1、母排和機械外殼，功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐罚概艦閺?fù)合疊層低感母排，母排為兩側(cè)向下彎曲結(jié)構(gòu)，一側(cè)與支撐電容C1電連接，一端與接線端子電連接。本發(fā)明的優(yōu)點是低感母排能夠有效減小回路降壓和發(fā)熱損耗，變流器功率模塊整體結(jié)構(gòu)安排緊湊、各器件布局合理、組裝拆卸過程簡單方便。
【專利說明】車載變流器功率模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道車輛用輔助變流器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，涉及一種軌道車輛用的變流器功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國高速鐵路建設(shè)進程的推進及城市軌道交通的快速發(fā)展，對高速動車組，機車、城際列車及城軌車輛用牽引以及輔助變流器的要求越來越高，作為牽引和輔助變流器中的關(guān)鍵部位，功率模塊的可靠性、可用性、可維護性和安全性十分重要。
[0003]通常的變流器功率模塊包括多個模塊，不僅對功率模塊散熱性能要求很高，且對其高度和體積也有一定的限制。一般是將變流器功率模塊各模塊包括散熱器塊集中組裝于一個箱體中，體積和重量較大，安裝和拆卸過程不方便。
[0004]在實際使用過程中，對變流器功率模塊各個模塊性能要求很高，支撐電容在功率模塊工作過程中不可或缺的重要部件之一，需要承受電路中較高的浪涌電壓和長期承受反向脈沖電壓，傳統(tǒng)的變流器功率模塊中所用支撐電容大都采用電解電容作為支撐儲能元件，而在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)電解電容的壽命以及可靠性對變流器的使用壽命存在很大的制約性。功率模塊一般采用IGBT管作為核心功率部件，IGBT管的排布方式以及母線排的設(shè)計對功率模塊的壽命具有重要作用。且一般的變流器功率模塊的驅(qū)動信號采用電纜或單束光纖傳輸，不僅安裝拆卸過程復(fù)雜，且使用壽命短、可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有軌道車輛用輔助變流器功率模塊的缺點，提供一種高可靠性、壽命長和安裝快捷方便的車載變流器功率模塊。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種車載變流器功率模塊，其特征在于:包括功率電路、驅(qū)動電路、電源模塊、散熱器、支撐電容Cl、母排和機械外殼，所述的功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐?，散熱器固定于該功率模塊機械外殼的上部，機械外殼的前面板設(shè)有接線端子、電流傳感器和多芯光纖驅(qū)動連接器；所述的母排為復(fù)合疊層低感母排，安裝于功率電路和支撐電容Cl之間，母排為兩側(cè)向下彎曲結(jié)構(gòu)，一側(cè)與支撐電容Cl電連接，一端與接線端子電連接。
[0007]優(yōu)選的是，所述的三相逆變?nèi)珮螂娐罚蒊GBT管Ql至Q6組成，QU Q2和Q3位于上橋臂，Q4、Q5和Q6位于下橋臂，上橋臂通過防反二極管Dl與直流輸入端P+端相連，下橋臂與直流輸入端N-端相連，三相逆變?nèi)珮螂娐返娜噍敵龆朔謩e通過一個霍爾電流傳感器輸出至U、V和W輸出端。
[0008]優(yōu)選的是，所述的母排為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為與直流輸入端P+端相連的P+層、與直流輸入端N-端相連的N-層、與U、V和W輸出端相連的復(fù)合層，P+層、N-端和復(fù)合層的兩端和中間相間設(shè)有4層絕緣層。
[0009]優(yōu)選的是，根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的母排安裝于功率電路的下端，母排上設(shè)有6組與IGBT管電連接的端子，每組端子中間均填充有絕緣材料。
[0010]優(yōu)選的是，所述的多芯光纖驅(qū)動連接器采用多組光纖電纜集于同一連接器內(nèi)，該多芯光纖驅(qū)動連接器為功率電路提供驅(qū)動信號。
[0011]優(yōu)選的是，機械外殼上還設(shè)有安裝架，安裝架兩側(cè)設(shè)有安裝滑道，通過推拉滑道方式裝卸該功率模塊。
[0012]優(yōu)選的是，所述的支撐電容Cl為高壓薄膜電容，直流輸入端P+端與N-端之間并聯(lián)接入支撐電容Cl與放電電阻Rl。
[0013]優(yōu)選的是，所述的散熱器上安裝有對功率電路進行超溫保護的溫度開關(guān)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0015]( I)支撐電容Cl采用高壓薄膜電容，該電容能夠承受更高的有效值電流和浪涌電壓，且無極性限制，并能長期承受反向脈沖電壓，此外薄膜電容介質(zhì)損耗小，溫度特性好，具有一定的自愈能力；
[0016](2)母排為兩側(cè)向下彎曲結(jié)構(gòu)，一側(cè)與支撐電容Cl電連接，一端與接線端子和電源連接器電連接，母排雙側(cè)進行電氣連接可以保證母排正負(fù)極電流回路面積保持重合，極大程度降低母排寄生電感，同時母排為三層結(jié)構(gòu)的疊層低感母排，從上到下依次為P+層、N-層和復(fù)合層，能夠有效地降低電流中的雜散電感，從而減小IGBT管關(guān)斷時回路雜散電感在較高的di/dt作用下的產(chǎn)生的電壓過沖，降低IGBT管的損壞率，同時低感母排能夠有效減小回路降壓和發(fā)熱損耗，且疊層母排安裝簡單、維護方便；
[0017](3)多芯光纖驅(qū)動連接器采用多組光纖電纜集于同一連接器內(nèi)，采用多芯光纖驅(qū)動連接器為三相逆變?nèi)珮螂娐返腎GBT管Ql至Q6提供驅(qū)動信號，有效降低驅(qū)動信號長距離傳輸過程中受到干擾，從而避免IGBT管的誤導(dǎo)通，同時可以減少器件更換作業(yè)時間，提高維護便捷性，且可避免因人為失誤引起的驅(qū)動信號接錯，造成IGBT管損壞；
[0018](4)機械外殼的安裝架兩側(cè)設(shè)有安裝滑道，通過推拉滑道方式裝卸該功率模塊，操作人員可以輕松完成變流器功率模塊的拆裝工作，減少維修工時；
[0019](5)該變流器功率模塊整體結(jié)構(gòu)安排緊湊、各器件布局合理、組裝拆卸過程簡單方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明變流器功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明變流器功率模塊的主視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明變流器功率模塊的后視圖；
[0023]圖4為本發(fā)明功率模塊的電路原理圖；
[0024]圖5為本發(fā)明功率模塊的IGBT管排布圖；
[0025]圖6為本發(fā)明母排的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中，I一散熱器，2—機械外殼，3—接線端子，4一電流傳感器，5—多芯光纖驅(qū)動連接器，6—母排，7—安裝架，8—端子，9一電源模塊
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】:[0028]參見圖1、圖2和圖3，一種車載變流器功率模塊，包括功率電路、驅(qū)動電路、電源模塊9、散熱器1、支撐電容Cl、母排6和機械外殼2，功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐?，散熱器I固定于該功率模塊機械外殼2的上部,機械外殼2的前面板設(shè)有接線端子3、電流傳感器4、和多芯光纖驅(qū)動連接器5 ;母排6為復(fù)合疊層低感母排，安裝于功率電路和支撐電容Cl之間，母排6為兩側(cè)向下彎曲結(jié)構(gòu)，一側(cè)與支撐電容Cl電連接，一端與接線端子3電連接。
[0029]參見圖4、圖5，功率電路原理圖中，三相逆變?nèi)珮螂娐?，由IGBT管Ql至Q6組成，Ql、Q2和Q3位于上橋臂，Q4、Q5和Q6位于下橋臂,上橋臂通過防反二極管Dl與直流輸入端P+端相連，下橋臂與直流輸入端N-端相連，三相逆變?nèi)珮螂娐返娜噍敵龆朔謩e通過一個霍爾電流傳感器TA1、TA2和TA3輸出至U、V和W輸出端。其中，支撐電容Cl為高壓薄膜電容，直流輸入端P+端與N-端之間并聯(lián)接入支撐電容Cl與放電電阻Rl，且采用的放電電阻Rl阻值為68KQ額定功率為500W，可保證變流器斷電后5分鐘被將回路中儲存的能量放盡，以保證維護操作人員的安全，通常功率電路的直流輸入端P+端和N-端的電壓范圍為2700V—3000V。
[0030]參見圖6，母排6為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為與直流輸入端P+端相連的P+層、與直流輸入端N-端相連的N-層、與U、V和W輸出端相連的復(fù)合層，P+層、N-端和復(fù)合層的兩端和中間相間設(shè)有4層絕緣層，母排6安裝于功率電路的下端，母排上設(shè)有6組與IGBT管電連接的端子8，每組端子8中間均填充有絕緣材料。
[0031 ] 多芯光纖驅(qū)動連接器5采用多組光纖電纜集于同一連接器內(nèi)，多芯光纖連接器5安裝于該變流器功率模塊機械外殼2的前面板的一側(cè)，外部控制器通過多芯光纖驅(qū)動連接器5為三相逆變?nèi)珮螂娐返腎GBT管Ql至Q6提供驅(qū)動信號，該多芯光纖驅(qū)動連接器5將功率電路的驅(qū)動信號的接口電路集成于一體，方便器件更換過程，提高維護的便捷性。
[0032]散熱器I上安裝有對功率電路進行超溫保護的溫度開關(guān)，散熱器I基板上通過導(dǎo)熱硅脂貼裝有IGBT管、放電電阻Rl和防反二極管Dl。
[0033]機械外殼2上還設(shè)有安裝架7，安裝架7兩側(cè)設(shè)有安裝滑道，通過推拉滑道方式裝卸該功率模塊，同時各模塊結(jié)構(gòu)緊湊，方便更換、維護設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種車載變流器功率模塊，其特征在于:包括功率電路、驅(qū)動電路、電源模塊、散熱器、支撐電容Cl、母排和機械外殼，所述的功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐?，散熱器固定于該功率模塊機械外殼的上部，機械外殼的前面板設(shè)有接線端子、電流傳感器和多芯光纖驅(qū)動連接器；所述的母排為復(fù)合疊層低感母排，安裝于功率電路和支撐電容Cl之間，母排為兩側(cè)向下彎曲結(jié)構(gòu)，一側(cè)與支撐電容Cl電連接，一端與接線端子電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的三相逆變?nèi)珮螂娐?，由IGBT管Ql至Q6組成，QU Q2和Q3位于上橋臂，Q4、Q5和Q6位于下橋臂，上橋臂通過防反二極管Dl與直流輸入端P+端相連，下橋臂與直流輸入端N-端相連，三相逆變?nèi)珮螂娐返娜噍敵龆朔謩e通過一個霍爾電流傳感器輸出至U、V和W輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的母排為三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為與直流輸入端P+端相連的P+層、與直流輸入端N-端相連的N-層、與U、V和W輸出端相連的復(fù)合層，P+層、N-端和復(fù)合層的兩端和中間相間設(shè)有4層絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的母排安裝于功率電路的下端，母排上設(shè)有6組與IGBT管電連接的端子，每組端子中間均填充有絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的多芯光纖驅(qū)動連接器采用多組光纖電纜集于同一連接器內(nèi)，該多芯光纖驅(qū)動連接器為功率電路提供驅(qū)動信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:機械外殼上還設(shè)有安裝架，安裝架兩側(cè)設(shè)有安裝滑道，通過推拉滑道方式裝卸該功率模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的支撐電容Cl為高壓薄膜電容，直流輸入端P+端與N-端之間并聯(lián)接入支撐電容Cl與放電電阻R1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載變流器功率模塊，其特征在于:所述的散熱器上安裝有對功率電路進行超溫保護的溫度開關(guān)。
【文檔編號】H02M7/00GK103427669SQ201310371369
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】李博, 周揚, 張守春, 林祥禮, 楊東軍, 位俊雷, 張利軍, 張波, 張曉明, 謝崢, 李照平, 李剛, 張艷芳 申請人:青島四方車輛研究所有限公司