車載變流器功率模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種軌道車輛用輔助變流器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)，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(dòng)電路、電源模塊、散熱器、支撐電容C1、母排和機(jī)械外殼，功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐?，母排為?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。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)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(guò)程簡(jiǎn)單方便。
【專利說(shuō)明】車載變流器功率模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軌道車輛用輔助變流器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)，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(guó)高速鐵路建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)及城市軌道交通的快速發(fā)展，對(duì)高速動(dòng)車組，機(jī)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(lái)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(hù)性和安全性十分重要。
[0003]通常的變流器功率模塊包括多個(gè)模塊，不僅對(duì)功率模塊散熱性能要求很高，且對(duì)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(gè)箱體中，體積和重量較大，安裝和拆卸過(guò)程不方便。
[0004]在實(shí)際使用過(guò)程中，對(duì)變流器功率模塊各個(gè)模塊性能要求很高，支撐電容在功率模塊工作過(guò)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(zhǎng)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(chǔ)能元件，而在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)電解電容的壽命以及可靠性對(duì)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(jì)對(duì)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(dòng)信號(hào)采用電纜或單束光纖傳輸，不僅安裝拆卸過(guò)程復(fù)雜，且使用壽命短、可靠性差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有軌道車輛用輔助變流器功率模塊的缺點(diǎn)，提供一種高可靠性、壽命長(zhǎng)和安裝快捷方便的車載變流器功率模塊。
[0006]本實(shí)用新型的技術(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(dòng)電路、電源模塊、散熱器、支撐電容Cl、母排和機(jī)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(jī)械外殼的上部，機(jī)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(dòng)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(guò)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(guò)一個(gè)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(dòng)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(dòng)連接器為功率電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011]優(yōu)選的是，機(jī)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(guò)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(duì)功率電路進(jìn)行超溫保護(hù)的溫度開(kāi)關(guān)。
[0014]本實(shí)用新型與現(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(wú)極性限制，并能長(zhǎng)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(jìn)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(shí)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(shí)回路雜散電感在較高的di/dt作用下的產(chǎn)生的電壓過(guò)沖，降低IGBT管的損壞率，同時(shí)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(jiǎn)單、維護(hù)方便；
[0017](3)多芯光纖驅(qū)動(dòng)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(dòng)連接器為三相逆變?nèi)珮螂娐返腎GBT管Ql至Q6提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，有效降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中受到干擾，從而避免IGBT管的誤導(dǎo)通，同時(shí)可以減少器件更換作業(yè)時(shí)間，提高維護(hù)便捷性，且可避免因人為失誤引起的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接錯(cuò)，造成IGBT管損壞；
[0018](4)機(jī)械外殼的安裝架兩側(cè)設(shè)有安裝滑道，通過(guò)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(shí)；
[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(guò)程簡(jiǎn)單方便。
【專利附圖】

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

【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0028]參見(jiàn)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(dòng)電路、電源模塊9、散熱器1、支撐電容Cl、母排6和機(jī)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(jī)械外殼2的上部,機(jī)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(dòng)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(jiàn)圖4、圖5，功率電路原理圖中，三相逆變?nèi)珮螂娐罚蒊GBT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(guò)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(guò)一個(gè)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68ΚΩ額定功率為500W，可保證變流器斷電后5分鐘被將回路中儲(chǔ)存的能量放盡，以保證維護(hù)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(jiàn)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(dòng)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(jī)械外殼2的前面板的一側(cè)，外部控制器通過(guò)多芯光纖驅(qū)動(dòng)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(dòng)信號(hào)，該多芯光纖驅(qū)動(dòng)連接器5將功率電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接口電路集成于一體，方便器件更換過(guò)程，提高維護(hù)的便捷性。
[0032]散熱器I上安裝有對(duì)功率電路進(jìn)行超溫保護(hù)的溫度開(kāi)關(guān)，散熱器I基板上通過(guò)導(dǎo)熱硅脂貼裝有IGBT管、放電電阻Rl和防反二極管Dl。
[0033]機(jī)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(guò)推拉滑道方式裝卸該功率模塊，同時(shí)各模塊結(jié)構(gòu)緊湊，方便更換、維護(hù)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(dòng)電路、電源模塊、散熱器、支撐電容Cl、母排和機(jī)械外殼，所述的功率電路為三相逆變?nèi)珮螂娐罚崞鞴潭ㄓ谠摴β誓K機(jī)械外殼的上部，機(jī)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(dòng)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(guò)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(guò)一個(gè)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(dòng)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(dòng)連接器為功率電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
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(jī)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(guò)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(duì)功率電路進(jìn)行超溫保護(hù)的溫度開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02G5/00GK203387417SQ201320520358
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)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(yáng), 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(qǐng)人:青島四方車輛研究所有限公司