[實用新型]車載變流器功率模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320520358.8
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN203387417U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 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（專利權）人: 青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02G5/00
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 段秀瑛;王月玲

技術領域

本實用新型涉及軌道車輛用輔助變流器技術領域，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

隨著我國高速鐵路建設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。

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。

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，而在實際應用中發(fā)現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動信號采用電纜或單束光纖傳輸，不僅安裝拆卸過程復雜，且使用壽命短、可靠性差。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現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。

本實用新型的技術方案是：一種車載變流器功率模塊，其特征在于：包括功率電路、驅動電路、電源模塊、散熱器、支撐電容C1、母排和機械外殼，所述的功率電路為三相逆變全橋電路，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有接線端子、電流傳感器和多芯光纖驅動連接器；所述的母排為復合疊層低感母排，安裝于功率電路和支撐電容C1之間，母排為兩側向下彎曲結構，一側與支撐電容C1電連接，一端與接線端子電連接。

優(yōu)選的是，所述的三相逆變全橋電路，由IGBT管Q1至Q6組成，Q1、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D1與直流輸入端P+端相連，下橋臂與直流輸入端N-端相連，三相逆變全橋電路的三相輸出端分別通過一個霍爾電流傳感器輸出至U、V和W輸出端。

優(yōu)選的是，所述的母排為三層結構，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輸出端相連的復合層，P+層、N-端和復合層的兩端和中間相間設有4層絕緣層。

優(yōu)選的是，根據權利要求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。

優(yōu)選的是，所述的多芯光纖驅動連接器采用多組光纖電纜集于同一連接器內，該多芯光纖驅動連接器為功率電路提供驅動信號。

優(yōu)選的是，機械外殼上還設有安裝架，安裝架兩側設有安裝滑道，通過推拉滑道方式裝卸該功率模塊。

優(yōu)選的是，所述的支撐電容C1為高壓薄膜電容，直流輸入端P+端與N-端之間并聯接入支撐電容C1與放電電阻R1。

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。

本實用新型與現有技術相比的有益效果為：

（1）支撐電容C1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，此外薄膜電容介質損耗小，溫度特性好，具有一定的自愈能力；

（2）母排為兩側向下彎曲結構，一側與支撐電容C1電連接，一端與接線端子和電源連接器電連接，母排雙側進行電氣連接可以保證母排正負極電流回路面積保持重合，極大程度降低母排寄生電感，同時母排為三層結構的疊層低感母排，從上到下依次為P+層、N-層和復合層，能夠有效地降低電流中的雜散電感，從而減小IGBT管關斷時回路雜散電感在較高的di/dt作用下的產生的電壓過沖，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；

（3）多芯光纖驅動連接器采用多組光纖電纜集于同一連接器內，采用多芯光纖驅動連接器為三相逆變全橋電路的IGBT管Q1至Q6提供驅動信號，有效降低驅動信號長距離傳輸過程中受到干擾，從而避免IGBT管的誤導通，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動信號接錯，造成IGBT管損壞；