[發明專利]一種抗沖擊型輔助降壓斬波功率模塊

在審

• 申請號: 202011565723.8
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112737284A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 趙艷斌;宋佩麗;葉娜;柴媛
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及永磁電傳動系統中的核心部件，具體為一種抗沖擊型輔助降壓斬波功率模塊。本發明在控制單元控制下，1塊驅動板驅動1支IGBT進行開通關斷，將直流1800V斬成600Hz的脈沖波，再通過中間電路中的平波電抗器和電容器濾波后，得到穩定的直流電壓DC720V，為三相輔助逆變器提供電源。輔助降壓斬波功率模塊采用單面結構布局技術，IGBT在風冷散熱器單側有序布置，中間以復合母排連接，驅動板在復合母排上層屏蔽支撐板上安裝，有效避免高壓電的干擾，同時交直流高壓端子全部設置在功率模塊前端，既實現了可靠電氣連接，又有利于散熱和層疊結構的實現。

技術領域

本發明涉及永磁電傳動系統中的核心部件，具體為一種抗沖擊型輔助降壓斬波功率模塊。

背景技術

近年來，綠色、安全、節能成為軌道交通車輛裝備的重點發展方向，永磁直驅電傳動系統相比傳統的異步電機電傳動系統，在全工況下節能效果明顯，解決了齒輪傳動帶來的傳遞損耗、噪聲和維修等問題，避免了齒輪箱潤滑油脂的使用帶來的環境污染問題，進一步提高了牽引傳動效率，是未來牽引系統的發展方向。目前已經對永磁電傳動系統開展了大量的研發工作。客運直驅永磁電傳動系統現已實現了兆瓦級永磁直驅牽引系統的裝車運行。

永磁電傳動系統中核心部件輔助功率模塊研發將進一步推動直驅永磁牽引系統關鍵技術研究，打造安全、節能、高效的永磁直驅牽引系統產品，實現大功率永磁直驅貨運牽引系統裝車的突破，為永磁直驅牽引系統的批量裝車打下堅實的基礎。

現有技術的技術方案

1）單電容結構；

2）低感復合母排設計技術。

這種技術方案存在的缺點是電容耐壓值不夠，不能滿足短時間反電動勢3179V要求。

另外現有的輔助降壓斬波功率模塊還存在體積、重量大、電氣連接不可靠以及散熱性能較差的技術問題。

發明內容

本發明為解決目前永磁電傳動系統中核心部件輔助功率模塊存在電容耐壓值不夠、不能滿足短時間反電動勢要求以及電氣連接不可靠、散熱性差等技術問題，提供一種抗沖擊型輔助降壓斬波功率模塊。

本發明是采用以下技術方案實現的：一種抗沖擊型輔助降壓斬波功率模塊，包括復合母排安裝組件、驅動板安裝組件、一對低壓連接器、框架組件、一對電容；框架組件由一對側板組成；復合母排安裝組件包括復合母排和IGBT組件，所述IGBT組件包括一個IGBT模塊V1、1個二極管模塊D1及風冷散熱器組件；風冷散熱器組件由風冷散熱器以及安裝在風冷散熱器上方且中心開孔的安裝板組成；風冷散熱器位于最底層，IGBT模塊V1及二極管模塊D1安裝在風冷散熱器的上表面且位于安裝板的中心孔內；所述復合母排安裝在IGBT模塊V1及二極管模塊D1的上方，所述一對側板分別安裝在安裝板中心孔的左右兩側；一對電容安裝在安裝板的后端；復合母排的前端設有第一、第二、第三共三個接線端子；所述驅動板安裝組件包括屏蔽支撐板、配置板、驅動板和信號轉換板，其中配置板、驅動板和信號轉換板均安裝在屏蔽支撐板之上；屏蔽支撐板安裝在一對側板的頂部且位于復合母排之上并與復合母排之間有間隔；一個低壓連接器X0安裝在驅動板上，另一個低壓連接器X1安裝在一個側板的內側；

輔助降壓斬波功率模塊設有主電路，主電路包括V1、D1、配置板、驅動板、信號轉換板、復合母排、一對電容以及低壓連接器X0、X1；V1的發射極和D1負極通過復合母排相連接，D1的正極與復合母排的第三接線端子相連接，D1的負極與復合母排的第二接線端子相連接；V1的集電極與復合母排的第一接線端子相連接；V1的三極與配置板相連接，配置板與驅動板相連接，驅動板與信號轉換板相連接；所述一對電容并聯在復合母排的第一、第三接線端子之間，第二接線端子作為直流端子通過高壓電纜線與變流器交流輸出端電氣連接，低壓連接器XO通過線纜為驅動板提供PWM驅動信號，低壓連接器X1通過線纜為控制系統提供溫度信號。

本發明從實際應用需求出發，采用集成度高的降壓斬波功率模塊，主要解決了以下問題：