专利名称：一种变流器功率模块主体装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变流器功率模块主体装置，特别是用于铁路机车、轻 轨电车、地铁列车、磁悬浮列车、工业变频器的交-直变换、直-交变换、交-直-交变换的变流器功率模块主体装置。
背景技术：
目前采用电力电子技术研制的变流器电源产品已经广泛应用于电力、军工、 工业、商业、农业等各个领域，随着社会的发展和技术的进步，变流器正在迅 速向着体积小、容量大的方向发展，而变流器电气与结构上的核心就是功率模 块。现有功率模块的布线方法是在各个电器元件之间直接用电缆作为导线进行 连接，但这种接线方式存在以下问题
1、 在体积小、结构紧凑的功率模块内采用电缆布线非常困难且难于折弯造型。
2、 产生很大的杂散电感，使主电路电气性能变差。
3、 产生过高的IGBT关断过压会使IGBT容易损坏，从而使系统工作可靠 性与稳定性降低。
4、 不方便安装与拆卸。 发明内容
为克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是要设计一种布线方便、 电气性能优良、系统稳定可靠、结构紧凑、方便安装与拆卸的变流器功率模块 主体装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是这样实现的 一种变流器
功率模块主体装置，包括IGBT、中间支撑电容器、突波吸收电容器，还包括母 排主体，所述的母排主体呈"「"形，长边水平向右，短边垂直向下，所述的 中间支撑电容器通过螺钉固定在母排主体的长边上方，突波吸收电容器通过螺 钉固定在母排主体短边内侧，IGBT通过螺钉固定在母排主体短边外侧，所述的 母排主体左边有2个用于与变流器的正负电压连接的接线孔，右边有3个用于与变流器的均压电阻连接的接线孔。
本实用新型所述的母排主体由正绝缘纸、正铜排、正负间绝缘纸、负铜排、 负绝缘纸、中间铜排依次重叠而成。
本实用新型所述的母排主体上安装有多个中间支撑电容器、多个突波吸收
电容器和多个IGBT。
本实用新型所述的多个中间支撑电容器在母排主体上排列成两列。 本实用新型所述的螺钉为M6的内六角圆柱头螺钉。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果
1、 由于本实用新型仅采用3个铜排就将多个中间支撑电容器、IGBT、突波 吸收电容器连接到了一起，不必采用若干导线将每个器件上的各个接线端子连 接，实现了布线方便，同时节省了布线空间。
2、 由于本实用新型的结构是多个中间支撑电容器、IGBT、突波吸收电容器 有规律且紧密的排列在一起，从而实现了结构紧凑，提高了空间利用率，在相 同功率情况下有助于变流器体积变小。
3、 由于本实用新型的结构是中间支撑电容器、IGBT、突波吸收电容器均安 装在母排主体的不同侧面，安装螺钉的位置易于操作，所以实现了中间支撑电 容器、IGBT、突波吸收电容器安装与拆卸的方便性。
4、 由于本实用新型的三个铜排既是中间支撑电容器、IGBT、突波吸收电容 器的固定板又是变流器主电路的接线板，而用铜排作为主电路直流电压的接线 板有助于降低主电路上的杂散电感，有助于提高电气性能，从而增强了变流器 系统工作的稳定性。
本实用新型共有附图9幅，其中
图1是变流器功率模块主体装置结构图的正视图2是变流器功率模块主体装置结构图的俯视图3是变流器功率模块主体装置结构图的左视图4是变流器功率模块主体装置结构图的左视图A处局部放大图5是变流器功率模块主体装置结构图的左视图B处局部放大图6是变流器功率模块主体装置正绝缘纸、负绝缘纸、正负间绝缘纸形状、
4正负间绝缘纸、负绝缘示意图7是变流器功率模块主体装置正铜排形状示意图8是变流器功率模块主体装置负铜排形状示意图9是变流器功率模块主体装置中间铜排形状示意图。
图中，1、 IGBT， 2、中间支撑电容器，3、突波吸收电容器，4、正绝缘纸， 5、正铜排，6、正负间绝缘纸，7、负铜排，8、负绝缘纸，9、中间铜排， 10、母排主体，11、螺钉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图1-7所示， 一种变流器功 率模块主体装置，包括母排主体IO、 IGBT 1、中间支撑电容器2、突波吸收电 容器3，所述的母排主体10呈"「"形，长边水平向右，短边垂直向下，由正 绝缘纸4、正铜排5、正负间绝缘纸6、负铜排7、负绝缘纸8、中间铜排9依次 重叠而成，所述的中间支撑电容器2通过螺钉11固定在母排主体10的长边上 方，突波吸收电容器3通过螺钉11固定在母排主体10短边内侧，IGBT 1通过 螺钉11固定在母排主体10短边外侧，所述的母排主体10左边有2个用于与变 流器的正负电压连接接线孔，右边有3个用于与变流器的均压电阻连接接线孔。 所述的母排主体10上安装有多个中间支撑电容器2、多个突波吸收电容器3和 多个IGBT 1。所述的多个中间支撑电容器2在母排主体10上排列成两列。所述 的螺钉11为M6的内六角圆柱头螺钉。
本实用新型的加工方法，包括以下步骤
a、采用1.5mm厚的铜板将正铜排5、负铜排7、中间铜排9按以下要求加 工成带凸台和孔的铜排，并根据器件接线和结构空间的需要在适当处将铜排折 弯成"「"形，最后将加工完的铜排表面做镀锡处理
在所述的正铜排5对应中间支撑电容器2、 IGBT1、突波吸收电容器3接线 的位置采用锡焊的方式焊接空心圆柱体铜凸台，在正铜排5对应负铜排7、中间 铜排9的中间支撑电容器2、 IGBT1、突波吸收电容器3接线的位置开孔，在左 右两端对外接线处安装直流正接线端子；
在所述的负铜排7对应中间支撑电容器2、 IGBT1、突波吸收电容器3接线 的位置采用锡焊的方式焊接空心圆柱体铜凸台，在负铜排7对应正铜排5、中间铜排9的中间支撑电容器2、 IGBT1、突波吸收电容器3接线的位置开孔，在左 右两端对外接线处安装直流负接线端子；
在所述的中间铜排9对应中间支撑电容器2接线的位置采用锡焊的方式焊 接空心圆柱体铜凸台，在中间铜排9对应正铜排5、负铜排7的中间支撑电容器 2接线的位置开孔，在右端对外接线处安装直流M接线端子；
所述的空心圆柱体铜凸台为同轴空心圆柱体铜凸台，外径为18mm、内径为 7mm。
b、 采用3层0.3 mm厚的杜邦纸复合制成正绝缘纸4、正负间绝缘纸6、负 绝缘纸8，并在正绝缘纸4、正负间绝缘纸6、负绝缘纸8与铜排凸台对应的位 置开直径为20.5mm的开孔。
c、 将正绝缘纸4、正铜排5、正负间绝缘纸6、负铜排7、负绝缘纸8、中 间铜排9通过层层叠压的方式依次叠压成母排主体10。
d、 将中间支撑电容器2、 IGBT 1、突波吸收电容器3安装到母排主体10上。
本实用新型用于交-直变换变流器功率模块时，母排主体10左边2个接线孔 接直流输出，IGBT 1第1接线端子均接交流输入；用于直-交变换变流器功率模 块时，母排主体10左边2个接线孔接直流输入，IGBT 1第1接线端子均接交流 输出；用于交-直-交变换变流器功率单元时，母排主体10左边2个接线孔不接 线，IGBT 1第1接线端子一部分接交流输入另一部分接交流输出。
本实用新型在PD4的污染等级情况下可以保证3kV的额定冲击电压，本实 用新型支持交-直变换、直-交变换、交-直-交变换变流器功率模块设计。应用本 实用新型的160kVA整流功率模块和150kVA逆变功率模块外形尺寸仅为 525.5mmX341mmX權mm。
将本实用新型应用到160kVA整流功率模块和150kVA逆变功率模块进行绝 缘试验、斩波试验和功率性能试验，其试验结果如下
绝缘电阻使用500V兆欧表测量大于500MQ。
介质强度试验电压为2500VAC、 50Hz的正弦波，施加电压值持续lmin, 无击穿及闪络现象出现。
调节中间电压为额定600VDC，设触发脉宽为300|is、周期为ls的脉冲，进行斩波试验。试验测得最大尖峰电压为760V，计算关断过电压仅为10%;交
流侧电流可达2400A。
功率性能试验证明其各方面参数优秀、稳定可靠。
权利要求1、一种变流器功率模块主体装置，包括IGBT(1)、中间支撑电容器(2)、突波吸收电容器(3)，其特征在于还包括母排主体(10)，所述的母排主体(10)呈“ id="icf0001" file="Y2008202191560002C1.tif" wi="4" he="3" top= "44" left = "33" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>”形，长边水平向右，短边垂直向下，所述的中间支撑电容器(2)通过螺钉(11)固定在母排主体(10)的长边上方，突波吸收电容器(3)通过螺钉(11)固定在母排主体(10)短边内侧，IGBT(1)通过螺钉(11)固定在母排主体(10)短边外侧，所述的母排主体(10)左边有2个用于与变流器的正负电压连接接线孔，右边有3个用于与变流器的均压电阻连接接线孔。
2、 根据权利要求1所述的变流器功率模块主体装置，其特征在于所述的 母排主体(10)由正绝缘纸(4)、正铜排(5)、正负间绝缘纸(6)、负铜排(7)、 负绝缘纸(8)、中间铜排(9)依次重叠而成。
3、 根据权利要求1或2所述的变流器功率模块主体装置，其特征在于所 述的母排主体(10)上安装有多个中间支撑电容器(2)、多个突波吸收电容器(3)和多个IGBT (1)。
4、 根据权利要求3所述的变流器功率模块主体装置，其特征在于所述的 多个中间支撑电容器(2)在母排主体(10)上排列成两列。
5、 根据权利要求1所述的变流器功率模块主体装置，其特征在于所述的 螺钉(11)为M6的内六角圆柱头螺钉。
专利摘要本实用新型公开了一种变流器功率模块主体装置，包括母排主体、IGBT、中间支撑电容器、突波吸收电容器，所述的母排主体呈“”形，由正绝缘纸、正铜排、正负间绝缘纸、负铜排、负绝缘纸、中间铜排依次重叠而成，所述的中间支撑电容器通过螺钉固定在母排主体的长边上方，突波吸收电容器通过螺钉固定在母排主体短边内侧，IGBT通过螺钉固定在母排主体短边外侧，所述的母排主体左边有2个用于与变流器的正负电压连接的接线孔，右边有3个用于与变流器的均压电阻连接的接线孔。本实用新型实现了布线方便，节省了布线空间，方便了安装与拆卸，降低了主电路上的杂散电感，有助于提高电气性能，从而增强了变流器系统工作的稳定性。
文档编号H02M1/00GK201341084SQ20082021915
公开日2009年11月4日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者强 付, 张可飞, 董宇飞, 蒲延洲, 马惠春 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心