專利名稱：一種高壓半橋igbt逆變模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到IGBT逆變模塊領(lǐng)域，特指一種高壓半橋IGBT逆變模塊。
背景技術(shù)：
隨著磁懸浮列車、地鐵城軌車輛、高速動(dòng)車組、大功率電力機(jī)車、客車技術(shù)的發(fā)展及國(guó)產(chǎn)化，半橋DC/DC變換器越來(lái)越被廣泛應(yīng)用，因而DC/DC的半橋逆變電路的模塊化大量被應(yīng)用。例如，現(xiàn)有技術(shù)中的磁懸浮列車和地鐵列車DC1500V輸入電壓等級(jí)的DC/DC半橋逆變模塊、高速動(dòng)車組和城軌車輛DC750V輸入電壓等級(jí)的DC/DC半橋逆變模塊、電力機(jī)車和客車DC600V輸入電壓等級(jí)的DC/DC半橋逆變模塊等等。目前，DC/DC半橋逆變模塊產(chǎn)品的多樣性不利于之間相互應(yīng)用，不同電壓等級(jí)之間不能通過(guò)簡(jiǎn)單的組合相互借用，因此其通用化不高，增加了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及維護(hù)成本，工程化應(yīng)用程度不高。由于發(fā)展及應(yīng)用時(shí)間較短，現(xiàn)有半橋IGBT變流器技術(shù)普遍存在一些缺點(diǎn)1、模塊化程度不高。產(chǎn)品往往根據(jù)需求而單獨(dú)設(shè)計(jì)，沒(méi)有對(duì)通用電路單元進(jìn)行高度集成設(shè)計(jì)，體積比較大，安裝不方便。2、通用化程度不高。沒(méi)有考慮通用IGBT電路拓?fù)鋯卧拇?lián)和并聯(lián)等多種組合連接方式，多種功率、電壓等級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)合。3、器件布局不合理。沒(méi)有考慮器件電氣絕緣的合理設(shè)計(jì)，電氣性能不理想。4、成本太高。多采用復(fù)合母排進(jìn)行電氣連接，IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)采用光纖，加工成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、靈活性大、通用性強(qiáng)、適用范圍廣的高壓半橋IGBT逆變模塊。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種高壓半橋IGBT逆變模塊，包括散熱器以及安裝于散熱器基板上的相互獨(dú)立的第一路半橋電路和第二路半橋電路，所述第一路半橋電路上設(shè)有第一輸入正極接線柱和第一輸入負(fù)極接線柱，所述第二路半橋電路上設(shè)有第二輸入正極接線柱和第二輸入負(fù)極接線柱；所述第一輸入負(fù)極接線柱與第二輸入正極接線柱連接在一起令第一路半橋電路與第二路半橋電路實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，或者所述第一輸入正極接線柱與第二輸入正極接線柱連接在一起且第一輸入負(fù)極接線柱與第二輸入負(fù)極接線柱連接在一起令第一路半橋電路與第二路半橋電路實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)
所述第一路半橋電路上還設(shè)有第一輸出接線柱、第二輸出接線柱作為第一路半橋電路的輸出，所述第二路半橋電路上還設(shè)有第三輸出接線柱、第四輸出接線柱作為第二路半橋電路的輸出，所述第一路半橋電路和第二路半橋電路的輸出分別接各自的高頻變壓器進(jìn)行變壓處理。所述第一路半橋電路和第二路半橋電路中的四塊IGBT均勻分布在散熱器的正面；所述第一路半橋電路和第二路半橋電路中的支撐電容分布在散熱器的兩側(cè)，每四個(gè)支撐電容組成一組并用電容箍固定，所述電容箍和支撐電容之間用第一橡膠墊隔開(kāi)，所述支撐電容和散熱器之間采用第一環(huán)氧布板進(jìn)行熱隔離，所述支撐電容和第一環(huán)氧布板之間采用第二橡膠墊隔開(kāi)。本發(fā)明進(jìn)一步還包括一溫度繼電器，所述溫度繼電器放置于散熱器的中心位置；所述溫度繼電器與散熱器之間設(shè)置導(dǎo)熱絕緣橡膠薄膜進(jìn)行隔離，所述溫度繼電器被第二環(huán)氧布板壓住并通過(guò)第二環(huán)氧布板上的螺釘固定在散熱器上。本發(fā)明進(jìn)一步還包括一箱體，散熱器、第一路半橋電路、第二路半橋電路安裝于箱體內(nèi)，所述散熱器和箱體之間采用第三環(huán)氧布板進(jìn)行高壓電氣隔離，在所述第三環(huán)氧布板兩個(gè)面上安裝有密封圈。本發(fā)明進(jìn)一步還包括一環(huán)氧絕緣套管，所述環(huán)氧絕緣套管穿過(guò)散熱器和第三環(huán)氧布板，所述散熱器上設(shè)有絕緣尼龍滑條。所述第一路半橋電路和第二路半橋電路的門極驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)導(dǎo)電支撐桿固定連接到IGBT的C、E、G極上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明的高壓半橋IGBT逆變模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉，其兩路獨(dú)立的半橋電路連接方式可以進(jìn)行串、并聯(lián)組合，增強(qiáng)了電路應(yīng)用的靈活性。2、本發(fā)明的高壓半橋IGBT逆變模塊中支撐電容特有的組裝方式，保證了連接的牢固性及隔熱效果。3、本發(fā)明的高壓半橋IGBT逆變模塊中溫度繼電器、導(dǎo)熱絕緣薄膜、環(huán)氧板的組合方式，保證了良好的熱接觸能力，同時(shí)達(dá)到了很好的電氣隔離效果；散熱器、環(huán)氧布板、密封圈、絕緣套管、滑條、拉手組裝方式，保證了裝置與箱體的電氣隔離效果，同時(shí)便于拆裝及維修；門極驅(qū)動(dòng)單元、銅排、IGBT、絕緣薄膜、電容組裝方式保證了不同電壓等級(jí)之間的隔離效果，同時(shí)降低了成本。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明1、散熱器；2、第二橡膠墊；3、支撐電容；4、電容箍；5、第一橡膠墊；6、第一環(huán)氧布板；
8、溫度繼電器；9、導(dǎo)熱絕緣橡膠薄膜；10、第二環(huán)氧布板；13、IGBT ;15、第二銅排；16、第一銅排；18、第三銅排；20、第四銅排；24、第一支撐桿；25、門極驅(qū)動(dòng)單元；26、第二支撐桿；27、第三支撐桿；29、第四支撐桿；33、環(huán)氧絕緣套管；34、第三環(huán)氧布板；35、密封圈；41、U型拉手；44、絕緣尼龍滑條；46、第一路半橋電路；47、第二路半橋電路；48、第一輸入正極接線柱；49、第一輸入負(fù)極接線柱；50、第二輸入正極接線柱；51、第二輸入負(fù)極接線柱；52、第一輸出接線柱；53、第二輸出接線柱；54、第三輸出接線柱；55、第四輸出接線柱。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的一種高壓半橋IGBT逆變模塊，為DC/DC變換器的半橋逆變電路集成化模塊裝置，是把直流電變換為高頻方波交流電的裝置，它集成了兩路半橋逆變電路，該兩路半橋逆變電路可以采用并聯(lián)連接或者串聯(lián)連接，可以適應(yīng)DC2000V以下任何電壓等級(jí)和100KW以下任何功率等級(jí)的應(yīng)用，對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的串、并聯(lián)組合就可以適用更高電壓等級(jí)、更高功率要求的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明的裝置為抽屜式結(jié)構(gòu)，其高度集成了 IGBT器件、門極驅(qū)動(dòng)單元、功率電容器、熱繼電器、分壓電阻、導(dǎo)電銅排、絕緣薄膜、散熱器等，各部件層疊地安裝在模塊裝置內(nèi)。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的高壓半橋IGBT逆變模塊，包括散熱器I以及安裝于散熱器I基板上的第一路半橋電路46和第二路半橋電路47，第一路半橋電路46和第二路半橋電路47屬于相互獨(dú)立的電路，第一路半橋電路46上設(shè)有第一輸入正極接線柱48和第一輸入負(fù)極接線柱49，第二路半橋電路47上設(shè)有第二輸入正極接線柱50和第二輸入負(fù)極接線柱51。該第一輸入負(fù)極接線柱49與第二輸入正極接線柱50連接在一起令第一路半橋電路46與第二路半橋電路47實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，第一輸入正極接線柱48與第二輸入正極接線柱50連接在一起且第一輸入負(fù)極接線柱49與第二輸入負(fù)極接線柱51連接在一起令第一路半橋電路46與第二路半橋電路47實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。第一路半橋電路46上還設(shè)有第一輸出接線柱52、第二輸出接線柱53作為第一路半橋電路46的輸出，第二路半橋電路47上還設(shè)有第三輸出接線柱54、第四輸出接線柱55作為第二路半橋電路47的輸出，兩半橋電路的輸出分別接各自的高頻變壓器進(jìn)行變壓處理。參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)施例中，第一路半橋電路46和第二路半橋電路47中的四塊IGBT 13 (VTl VT4)均勻分布在散熱器I的正面，IGBT 13產(chǎn)生的熱量會(huì)及時(shí)傳導(dǎo)到散熱器I上進(jìn)行散熱。第一路半橋電路46和第二路半橋電路47中的支撐電容(代號(hào)為C2 C17)分布在散熱器I的兩側(cè)，每四個(gè)支撐電容3組成一組并用電容箍4固定，其中C4、C5、C8、C9組成第一組，電容箍4和支撐電容3之間用第一橡膠墊5隔開(kāi)，防止支撐電容3被擠壓，支撐電容3和散熱器I之間采用第一環(huán)氧布板6進(jìn)行熱隔離，以防止熱量影響電容性能，支撐電容3和第一環(huán)氧布板6之間采用第二橡膠墊2隔開(kāi)，以防止支撐電容3被擠壓。同理，C2、C3、C6、C7 組成第二組，CIO、C11、C14、C15 組成第三組，C12、C13、C16、C17 組成第四組，組裝形式同第一組。參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)施例中，本發(fā)明裝置中的溫度繼電器8 (代號(hào)為KTE1)放置于四塊IGBT 13的中間，即位于散熱器I的中心位置，可以有效地檢測(cè)四個(gè)IGBT 13的最高溫度。當(dāng)溫度達(dá)到85°C時(shí)，溫度繼電器8動(dòng)作，把信號(hào)送給控制單元進(jìn)行保護(hù)；溫度繼電器8與散熱器I之間采用導(dǎo)熱絕緣橡膠薄膜9進(jìn)行隔離，一方面散熱器I的熱量可以有效地傳導(dǎo)到溫度繼電器8上，另一方面散熱器I感應(yīng)的高壓電氣可以與溫度繼電器8進(jìn)行有效電氣隔離。溫度繼電器8被第二環(huán)氧布板10壓住并通過(guò)第二環(huán)氧布板10上的螺釘固定在散熱器I上，這樣整個(gè)溫度繼電器8就和散熱器I有效地進(jìn)行了電氣絕緣隔離處理，有效防止了高壓電氣對(duì)溫度繼電器8信號(hào)的影響。參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例中，本發(fā)明的整個(gè)高壓半橋IGBT逆變模塊安裝在密封的箱體內(nèi)，并要與箱體之間進(jìn)行高壓電氣絕緣隔離。散熱器I和箱體之間采用第三環(huán)氧布板34進(jìn)行高壓電氣隔離，密封圈35安裝在第三環(huán)氧布板34兩個(gè)面上，以對(duì)箱體與第三環(huán)氧布板34、散熱器I與第三環(huán)氧布板34之間進(jìn)行氣隙密封。本發(fā)明設(shè)置一環(huán)氧絕緣套管33穿過(guò)散熱器I和第三環(huán)氧布板34，螺釘通過(guò)環(huán)氧絕緣套管33把本發(fā)明裝置固定在箱體上，絕緣尼龍滑條44采用沉頭螺釘固定在散熱器I上把裝置和箱體底部隔離。通過(guò)U型拉手41可以把裝置抽屜式地從箱體內(nèi)拉出，這樣整個(gè)半橋IGBT逆變模塊就和箱體有效地進(jìn)行高壓電氣絕緣隔離。參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中，本發(fā)明裝置的門極驅(qū)動(dòng)單元25通過(guò)導(dǎo)電支撐桿固定連接到IGBT 13(VT1)的C、E、G極上，第三支撐桿27電氣連接門極驅(qū)動(dòng)單元25驅(qū)動(dòng)電路Cl點(diǎn)、VTl的Cl點(diǎn)、第四銅排20和第一輸入正極接線柱48，第四支撐桿29電氣連接門極驅(qū)動(dòng)單元25驅(qū)動(dòng)電路El和C2點(diǎn)、VTl的El點(diǎn)、VT2的C2點(diǎn)、第一銅排16和第一輸出接線柱52，第二支撐桿26電氣連接到門極驅(qū)動(dòng)單元25驅(qū)動(dòng)電路Gl和VTl的Gl點(diǎn)，第一支撐桿24電氣連接到門極驅(qū)動(dòng)單元25驅(qū)動(dòng)電路G2和VT2的G2點(diǎn)，第四輸出接線柱55電氣連接門極驅(qū)動(dòng)單元25驅(qū)動(dòng)電路E2點(diǎn)、VT2的E2點(diǎn)、第二銅排15和第一輸入負(fù)極接線柱49，第二輸出接線柱53電氣連接到第三銅排18、支撐電容3的中點(diǎn)，第一輸出接線柱52、第二輸出接線柱53分別連接到高頻變壓器原邊，第一銅排16、第二銅排15、第三銅排18、第四銅排20之間的電氣絕緣采用與銅排對(duì)應(yīng)形狀的絕緣薄膜進(jìn)行隔離。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，包括散熱器(I)以及安裝于散熱器(I)基板上的相互獨(dú)立的第一路半橋電路(46 )和第二路半橋電路(47 )，所述第一路半橋電路(46)上設(shè)有第一輸入正極接線柱(48)和第一輸入負(fù)極接線柱(49)，所述第二路半橋電路(47)上設(shè)有第二輸入正極接線柱(50)和第二輸入負(fù)極接線柱(51);所述第一輸入負(fù)極接線柱(49 )與第二輸入正極接線柱(50 )連接在一起令第一路半橋電路(46 )與第二路半橋電路(47)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，或者所述第一輸入正極接線柱(48)與第二輸入正極接線柱(50)連接在一起且第一輸入負(fù)極接線柱(49)與第二輸入負(fù)極接線柱(51)連接在一起令第一路半橋電路(46)與第二路半橋電路(47)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，所述第一路半橋電路(46)上還設(shè)有第一輸出接線柱(52)、第二輸出接線柱(53)作為第一路半橋電路(46)的輸出，所述第二路半橋電路(47)上還設(shè)有第三輸出接線柱(54)、第四輸出接線柱(55)作為第二路半橋電路(47)的輸出，所述第一路半橋電路(46)和第二路半橋電路(47)的輸出分別接各自的高頻變壓器進(jìn)行變壓處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，所述第一路半橋電路(46)和第二路半橋電路(47)中的四塊IGBT (13)均勻分布在散熱器(I)的正面；所述第一路半橋電路(46 )和第二路半橋電路(47 )中的支撐電容(3 )分布在散熱器(I)的兩側(cè)，每四個(gè)支撐電容(3)組成一組并用電容箍(4)固定，所述電容箍(4)和支撐電容(3)之間用第一橡膠墊(5)隔開(kāi)，所述支撐電容(3)和散熱器(I)之間采用第一環(huán)氧布板(6)進(jìn)行熱隔離，所述支撐電容(3)和第一環(huán)氧布板(6)之間采用第二橡膠墊(2)隔開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，還包括一溫度繼電器(8)，所述溫度繼電器(8)放置于散熱器(I)的中心位置；所述溫度繼電器(8)與散熱器(I)之間設(shè)置導(dǎo)熱絕緣橡膠薄膜(9)進(jìn)行隔離，所述溫度繼電器(8)被第二環(huán)氧布板(10)壓住并通過(guò)第二環(huán)氧布板(10)上的螺釘固定在散熱器(I)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，還包括一箱體，散熱器(I)、第一路半橋電路(46)、第二路半橋電路(47)安裝于箱體內(nèi)，所述散熱器(I)和箱體之間采用第三環(huán)氧布板(34)進(jìn)行高壓電氣隔離，在所述第三環(huán)氧布板(34)兩個(gè)面上安裝有密封圈(35)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，還包括一環(huán)氧絕緣套管(33)，所述環(huán)氧絕緣套管(33)穿過(guò)散熱器(I)和第三環(huán)氧布板(34)，所述散熱器(I)上設(shè)有絕緣尼龍滑條(44)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓半橋IGBT逆變模塊，其特征在于，所述第一路半橋電路(46)和第二路半橋電路(47)的門極驅(qū)動(dòng)單元(25)通過(guò)導(dǎo)電支撐桿固定連接到IGBT(13)的 C、E、G 極上。
全文摘要
一種高壓半橋IGBT逆變模塊，包括散熱器以及安裝于散熱器基板上的相互獨(dú)立的第一路半橋電路和第二路半橋電路，所述第一路半橋電路上設(shè)有第一輸入正極接線柱和第一輸入負(fù)極接線柱，所述第二路半橋電路上設(shè)有第二輸入正極接線柱和第二輸入負(fù)極接線柱；所述第一輸入負(fù)極接線柱與第二輸入正極接線柱連接在一起令第一路半橋電路與第二路半橋電路實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，或者所述第一輸入正極接線柱與第二輸入正極接線柱連接在一起且第一輸入負(fù)極接線柱與第二輸入負(fù)極接線柱連接在一起令第一路半橋電路與第二路半橋電路實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、靈活性大、通用性強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK103066862SQ20121057369
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者魏培華, 唐海燕, 劉長(zhǎng)清, 趙清良, 言清, 袁懷坤, 孫立輝 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司