[發(fā)明專利]一種高集成變流器模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610348824.7
• 申請(qǐng)日: 2016-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN106026693B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉超;張德雨;夏猛;薛浩飛;朱洪慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/00
• 分類號(hào): H02M7/00
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)37227
• 代理人: 苗彩娟,李祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變流器模塊，具體的說，涉及一種高集成變流器模塊。

背景技術(shù)

變流器是一種安裝在電力機(jī)車的牽引電路中對(duì)電能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的設(shè)備，電流器現(xiàn)已在軌道交通、電力系統(tǒng)和軍事裝備等方面得到廣泛應(yīng)用。變流器的核心單元是功率單元，功率單元主要包括開關(guān)元器件、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、電容以及接線等。現(xiàn)有的功率單元存在以下問題：

1)使用銅排或電纜連接各個(gè)器件，布線復(fù)雜，雜散電容等參數(shù)難控制；

2)只集成IGBT開關(guān)器件和電容等，集成度不高；

3)功能單一，功率單元僅包含整流功能、逆變功能或斬波功能；

4)產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)一性和后期維護(hù)性較難提高；

5)變流器散熱系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，維護(hù)成本高。

中國(guó)專利號(hào)CN200520019882.2公開一種用于電力機(jī)車的整合型變流器功率模塊，包括散熱器、中間直流支撐電容器、整流器、三相逆變器和功率元件驅(qū)動(dòng)電路，還包括熱管散熱器和低電感復(fù)合母排，熱管散熱器上裝有整流器模塊和三相逆變器模塊，低電感復(fù)合母排與整流器模塊、三相逆變器模塊、斬波模塊和突波吸收電容連接。上述變流器功率散熱模塊中，其低電感復(fù)合母排通過五個(gè)導(dǎo)電層與變流器功率單元的相應(yīng)模塊連接，實(shí)現(xiàn)變流器模塊的整合，傳統(tǒng)的復(fù)合母排的結(jié)構(gòu)對(duì)于結(jié)構(gòu)功能相對(duì)簡(jiǎn)單的變流器較為適用，但對(duì)于結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜的變流器，需要母排各層結(jié)構(gòu)與變流器電路結(jié)構(gòu)匹配，實(shí)現(xiàn)具有高級(jí)集成度的變流器模塊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高集成變流器模塊，通過母排高度集成模塊中的重要電氣元件，信號(hào)連接路徑端，信號(hào)抗干擾能力和可維護(hù)性強(qiáng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高集成變流器模塊，該變流器模塊包括功率單元、散熱器、驅(qū)動(dòng)板、母排和控制器，功率單元安裝于散熱器上，功率單元與母排連接，控制器經(jīng)驅(qū)動(dòng)板與功率單元連接，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的母排采用復(fù)合母排，母排左至右依次包括第一正極層、三相整流輸入層、輸出層、第二正極層和負(fù)極層，母排各層之間設(shè)有絕緣紙；第一正極層后端設(shè)有整流輸出接線端子A，整流輸出接線端子A連接功率單元接觸器輸入端X9+；三相整流輸入層上端設(shè)有三相輸入電接線端子B，三相輸入電接線端子B連接功率單元的整流器三相輸入交流電X1；輸出層包括斬波輸出層和三相交流輸出層，輸出層上端探出四根銅排，銅排末端設(shè)有輸出接線端子C，三只輸出接線端子連接功率單元的逆變器輸出端X3和X4，一只輸出接線端子連接功率單元斬波器輸出端X5正極；接觸器輸入端X9+和接觸器輸出端X9-之間設(shè)有接觸器X9；第二正極層上端和側(cè)面設(shè)有逆變斬波輸入接線端子D，逆變斬波輸入接線端子連接支撐電容正極和接觸器輸出端X9-；負(fù)極層上端設(shè)有負(fù)極接線端子E，負(fù)極層接線端子連接支撐電容負(fù)極和斬波器輸出端X5負(fù)極。

復(fù)合母排組裝后整體呈“Г”型，母排整體分為母排水平部和母排豎直部，母排豎直部與功率單元的IGBT安裝板緊密貼合；母排水平部為三相整流輸入層、輸出層、第二正極層和負(fù)極層上端的水平探出部，水平探出部上的接線端子分層分布，水平探出部上接線端子從左至右依次為三相輸入電接線端子B、逆變斬波輸入接線端子D、負(fù)極接線端子E和輸出接線端子C，逆變斬波輸入接線端子D和負(fù)極接線端子E處于同一層。

該變流器模塊的功率單元包括整流器、吸收電容C11、支撐電容C1、斬波器、逆變器和電流傳感器，整流器輸出端連接吸收電容C11，漏電檢測(cè)電阻R3與吸收電容C11并聯(lián)，漏電檢測(cè)電阻R3由兩個(gè)電阻串聯(lián)，中點(diǎn)接地，放電電阻R4與支撐電容并聯(lián)，整流器輸出和逆變器斬波器輸入之間串聯(lián)接觸器，支撐電容與斬波器和逆變器并聯(lián)，逆變器輸出端經(jīng)電流傳感器輸出分為兩路。

作為優(yōu)選，所述功率單元共包括7只IGBT管Q1～Q7，7只IGBT管安裝在散熱器基板，漏電檢測(cè)電阻R3和放電電阻R4布置于IGBT安裝板后安裝在散熱器基板，整流器的三只并聯(lián)IGBT管為Q1～Q3、漏電檢測(cè)電阻R3和放電電阻R4布置于散熱器基板的第一排；斬波器IGBT管Q4、逆變器三只并聯(lián)IGBT管Q5～Q7布置于散熱器基板的第二排。

作為優(yōu)選，所述散熱器包括熱管和散熱器基板，散熱器基板上設(shè)有安裝孔連接IGBT及模塊框架，模塊框架內(nèi)放置母排及支撐電容，驅(qū)動(dòng)板排布在支撐電容下表面的安裝板，模塊框架外側(cè)安裝有控制器，熱管周圍設(shè)有防護(hù)罩網(wǎng)對(duì)散熱器進(jìn)行保護(hù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：

1)通過母排集成該變流器功率單元的各個(gè)器件，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，電氣性能良好，產(chǎn)品穩(wěn)定性好；