[發明專利]一種軌道交通用水冷散熱功率模塊

在審

• 申請號: 201910040897.3
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109713914A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 薛浩飛;吳新安;李國銀;劉炬;張洋;吳晶;王旭陽;楊吉;徐先偉;譚運
• 申請（專利權）人: 重慶中車四方所科技有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/48;H05K7/20
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙) 50213
• 代理人: 劉強

本發明公布了一種軌道交通用水冷散熱功率模塊，包括水冷板和分列所述水冷板兩側的兩個逆變單元，所述逆變單元包括IGBT功率單元、復合母排、安裝板、IGBT驅動板、光纖連接器；在所述IGBT功率單元的底面涂導熱硅脂后安裝于所述水冷板的表面上，所述IGBT功率單元與所述復合母排連接，所述安裝板直接固定在水冷板的表面并起支撐作用，在安裝板上安裝有所述IGBT驅動板；所述光纖連接器安裝在安裝板上且光纖連接器采用多芯光電集成的連接器。該軌道交通用水冷散熱功率模塊具有輕量化、集成化的特點，可實現兩個或者多個逆變單元集成在一個功率模塊上，并具有較高的散熱效率。

技術領域

本發明屬于軌道交通系統散熱技術領域，尤其涉及一種水冷式散熱模塊。

背景技術

永磁同步牽引傳動系統在軌道交通車輛上逐漸開始得到應用，但永磁同步電機的控制一般只能采用軸控，即一個逆變單元只能控制一臺永磁同步電機，這也導致了永磁同步牽引傳動系統相比與異步電機牽引傳動系統需要更多的逆變單元，造成永磁同步牽引傳動系統重量和體積的增加。

傳統的強迫風冷功率模塊或者自然冷卻功率模塊只能利用散熱器的一面進行功率器件布置，體積大而且笨重，如果永磁同步牽引系統采用強迫風冷或者自然冷卻的功率模塊，必將導致功率模塊數量增加，系統的體積和重量也會大大增加。同時，由于逆變單元的增加，功率模塊的整體散熱功率也會增加，導致系統設計的難度的增加。

因此提供一種輕量化、集成化并且具有較高散熱效率的的功率模塊對于永磁同步牽引系統具有重大的意義，也是永磁牽引系統設計的關鍵和難點。

發明內容

本發明的目的是提供一種軌道交通用水冷散熱功率模塊，該軌道交通用水冷散熱功率模塊具有輕量化、集成化的特點，可實現兩個或者多個逆變單元集成在一個功率模塊上，并具有較高的散熱效率，可有效解決多個逆變單元功率器件的散熱難題。

本發明的技術方案如下：

一種軌道交通用水冷散熱功率模塊，包括水冷板和分列所述水冷板兩側的兩個逆變單元，所述逆變單元包括IGBT功率單元、復合母排、安裝板、IGBT驅動板、光纖連接器；在所述IGBT功率單元的底面涂導熱硅脂后安裝于所述水冷板的表面上，所述IGBT功率單元與所述復合母排連接，所述安裝板直接固定在水冷板的表面并起支撐作用，在安裝板上安裝有所述IGBT驅動板；所述光纖連接器安裝在安裝板上且光纖連接器采用多芯光電集成的連接器。

優選地，還包括驅動保護板，所述驅動保護板安裝在安裝板上以對所述IGBT驅動板起保護作用。

優選地，功率模塊的主電路對外輸出接口通過一塊低感復合母排實現，每塊母排的前端通過相應的兩個接口與支撐電容的DC+和DC-連接，每塊母排的后端通過相應的四個接口實現相應電機UVW以及OVT的對外輸出。

優選地，所述水冷板采用雙面布置，水冷板的進出水口均連接有快速插頭，且在出水口處的所述快速插頭帶有泄壓閥。

優選地，所述水冷板的每一面上均安裝有4個所述IGBT功率單元以及每個逆變單元的固定負載電阻。

優選地，所述IGBT功率單元與電源正負以及電機輸出的連接采用低感復合母排連接。

優選地，每一個逆變單元包含若干個相同的驅動板，所有驅動板均單獨通過導電柱集成在同一塊驅動轉接板上，所有驅動板的驅動信號由轉接板上與驅動板數量一致的若干連接器對外輸出。整個軌道交通用水冷散熱功率模塊集成后采用抽屜式結構安裝在軌道車輛下方。

本發明的有益效果：本發明采用水冷功率模塊實現了兩個逆變單元集成在一個功率模塊，并且水冷功率模塊相比于傳統功率模塊重量減少至少30％，而散熱效率提高至少20％。水冷功率模塊采用抽屜式設計，系統采用低感母排進行連接，同時不集成支撐電容，并且采用快速插頭以及光纖連接器等，使得維修維護極其方便。