[發(fā)明專利]基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410497543.9
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104218812A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張丹;牛勇;陳宏;劉革莉;尹梅
• 申請（專利權(quán)）人: 永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H05K7/20
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)車充電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元。?

背景技術(shù)

機(jī)車輔助電源系統(tǒng)提供DC720V供電制式給充電機(jī)功率單元，開關(guān)頻率比較高的情況下，使用1200V等級IGBT或者兩個(gè)IGBT串聯(lián)，這樣的缺點(diǎn)是：1）由于IGBT在導(dǎo)通和關(guān)斷的過程中因?yàn)槁└械拇嬖?，引起電壓尖峰?200V電壓等級的IGBT容易損壞；2）IGBT串聯(lián)，功率密度比較大，功率損耗大。?

充電機(jī)功率單元主電路對外連接使用銅排或者電纜，這樣的缺點(diǎn)是：主電路對外電連接使用電纜或銅排時(shí)，不但在走線布局、端子連接上占據(jù)大量的空間，而且在功率模塊維護(hù)更換時(shí)工作量大，耗時(shí)長，可能會影響機(jī)車正常運(yùn)營。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元。?

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，包括散熱器，以及設(shè)置在散熱器上的斬波部和整流部；所述的散熱器上設(shè)置有框架，所述的斬波部包括IGBT、IGBT端吸收電容、IGBT驅(qū)動板、兩個(gè)放電電阻和兩個(gè)支撐電容；所述的整流部包括吸收電路和整流二極管，其中所述的吸收電路包括串聯(lián)的吸收電阻和吸收電容；斬波部中IGBT的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，在散熱器上還設(shè)有用于電氣連接放電電阻、支撐電容、IGBT端吸收電容和IGBT的復(fù)合母排；兩個(gè)IGBT、兩個(gè)放電電阻和整流二極管貼附設(shè)置在散熱器上，復(fù)合母排貼附設(shè)置在兩個(gè)IGBT上，?IGBT?驅(qū)動板設(shè)置在散熱器的框架上；散熱器的端部設(shè)置有若干個(gè)電氣連接端子，復(fù)合母排、整流二極管、吸收電阻和吸收電容的對外連接端子與若干個(gè)電氣連接端子電連接。

本發(fā)明充電機(jī)功率單元的電路結(jié)構(gòu)及原理見圖1所示：?

整個(gè)電路由斬波部A和整流部B組成，其中斬波部A和變壓器C連接，變壓器C又和整流部B連接：

1）斬波部分

V1和V2為兩個(gè)IGBT，組成雙管并聯(lián)單相逆變電路，通過IGBT的開關(guān)控制，將直流電壓逆變?yōu)榻涣鞣讲娫?。C1和C2為主電路的直流端的兩個(gè)支撐電容，用來支撐直流回路電壓，保證直流回路電壓的波動在要求的范圍內(nèi)，兩個(gè)支撐電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)稱為直流電源的中點(diǎn)。C3為IGBT端吸收電容，即IGBT過電壓吸收電容，用來吸收IGBT關(guān)斷時(shí)，在IGBT端產(chǎn)生的過電壓，IGBT端吸收電容起濾波功能。。R1為兩個(gè)放電電阻，即直流回路的放電電阻，兩個(gè)放電電阻是被集成在一個(gè)單元上的，其保證主電路斷電后，直流回路電容上的殘余電壓在要求的時(shí)間內(nèi)降低到安全電壓50V以下，兩個(gè)支撐電容和放電電阻起均壓功能。兩個(gè)串聯(lián)后的整體又與C3并聯(lián)。“+”、“-”為斬波部分的直流輸入。M和ALT?為斬波部分的單相交流輸出，連接到高頻變壓器輸入側(cè)。?

2）整流部分?

B3和B2為整流部分的交流輸入，B1為直流輸出。

3）控制部分?

DRV1是IGBT的驅(qū)動電路，每塊驅(qū)動電路板提供兩路驅(qū)動信號，驅(qū)動逆變橋臂的兩個(gè)IGBT單元工作，同時(shí)將IGBT開關(guān)狀態(tài)信號反饋給控制單元。

b1為溫度檢測開關(guān)，當(dāng)功率變換單元的溫度高于設(shè)定值時(shí)，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變換，并將此開關(guān)信號傳送給控制單元。?

4）層疊式模塊化設(shè)計(jì)?

為了減小空間占用，利于裝卸。本發(fā)明功率單元采用了層疊式模塊化設(shè)計(jì)，最下面為散熱器，各個(gè)功率器件安裝在散熱器的表面，功率器件表面通過復(fù)合母排的鋪設(shè)，將主電路的所有部件連接在一起。復(fù)合母排的設(shè)計(jì)應(yīng)用，一方面，充分利用了空間，另一方面，減小了主電路的雜散電感，降低IGBT關(guān)斷時(shí)的過電壓。

進(jìn)一步地，所述的復(fù)合母排為“T”形結(jié)構(gòu)，復(fù)合母排的橫板上設(shè)置有四個(gè)用于電連接兩個(gè)支撐電容的第一電氣連接孔；復(fù)合母排上位于橫板一側(cè)的端部設(shè)置有三個(gè)用于電連接兩個(gè)放電電阻的第一接線端子；復(fù)合母排的豎板上設(shè)置有四個(gè)用于電連接兩個(gè)IGBT的第二電氣連接孔；復(fù)合母排豎板的兩側(cè)緊鄰豎板端部的位置向上延設(shè)有一對用于連接IGBT端吸收電容的第二接線端子；復(fù)合母排豎板的端部設(shè)置有三個(gè)對外連接端子，復(fù)合母排通過對外連接端子與設(shè)置在散熱器上的電氣連接端子電連接；復(fù)合母排由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設(shè)置有絕緣材料，復(fù)合母排的外表面設(shè)置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與復(fù)合母排中不同層的銅排電連接。?

所述的散熱器上還設(shè)置有用于檢測所述功率單元溫度的溫度繼電器。?