牵引逆变模块及牵引逆变器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种牵引逆变模块及牵引逆变器，该牵引逆变模块，包括：水冷板和固定安装在所述水冷板表面的电气单元；所述水冷板用于为所述牵引逆变模块进行散热；所述水冷板包括两个表面，所述电气单元对称设置在所述水冷板的两个表面上。本实用新型中，采用水冷板来为牵引逆变模块进行散热，且将电气单元对称设置在水冷板的表面上，大大减小了牵引逆变模块的体积。
【专利说明】牵引逆变模块及牵引逆变器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机车制造技术，尤其涉及一种牵引逆变模块及牵引逆变器。
【背景技术】
[0002]内燃机车中一般设有牵引逆变器，用于给内燃机车的电机提供变频变压电源。牵弓丨逆变器由于体积较大，一般安装在内燃机车的外部下方车体内部。
[0003]现有内燃机车的牵引逆变器功率很大，一般都能达到500千瓦(kW)，这样，就需要保证良好的散热。现有技术中，一般会在牵引逆变器的牵引逆变模块中安装热管散热器，通过强迫风冷进行散热。
[0004]但是，现有技术中所采用的热管散热器，需要建立风道进行散热通风，其中风道会占用较大的空间，从而导致牵引逆变器体积很大。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种牵引逆变模块及牵引逆变器，用于解决现有技术中牵引逆变器体积很大的问题。
[0006]本实用新型第一方面提供一种牵引逆变模块，包括:水冷板和固定安装在所述水冷板表面的电气单兀；
[0007]所述水冷板用于为所述牵引逆变模块进行散热；
[0008]所述水冷板包括两个表面，所述电气单元对称设置在所述水冷板的两个表面上。
[0009]如上所述，所述电气单元包括:2N个绝缘栅双极型晶体管IGBT、2N个驱动板辅板、2N个突波电容和2个复合母排；其中，
[0010]所述2N个IGBT对称安设在所述水冷板的两个表面上，每个驱动板辅板安设在一个对应的IGBT上；
[0011]所述2N个突波电容对称安设在所述水冷板的两个表面上，且每个突波电容与一个对应的IGBT连接；
[0012]所述水冷板的每个表面上所安设的N个所述IGBT、N个所述驱动板辅板以及N个所述突波电容之间，通过1个所述复合母排进行电气连接；
[0013]所述复合母排连接在所述驱动板辅板外侧。
[0014]如上所述，所述牵引逆变模块，还包括:
[0015]电流传感器；
[0016]所述电流传感器连接在所述电气单元外侧的电气单元框架上。
[0017]如上所述，所述牵引逆变模块，还包括:N个驱动板主板；
[0018]所述驱动板主板安设在所述电气单元框架的外表面上，其中，每个所述驱动板主板与2个对应的所述驱动板辅板连接。
[0019]如上所述，所述水冷板的其中一个表面的第一侧边缘处设有出水口和进水口 ；
[0020]所述电流传感器与所述出水口和进水口的距离，大于所述驱动板主板与所述出水口和进水口的距离。
[0021]如上所述，所述驱动板主板设有保护罩；
[0022]所述保护罩与所述电气单元框架连接。
[0023]如上所述，所述复合母排的一侧设有用于连接支撑电容一侧的弯折结构。
[0024]本实用新型第二方面提供一种牵引逆变器，包括第一方面提供的牵引逆变模块。
[0025]本实用新型提供的牵引逆变模块及牵引逆变器中，采用水冷板来为牵引逆变模块进行散热，且将电气单元对称设置在水冷板的表面上，大大减小了牵引逆变模块的体积，从而可以使得采用该牵引逆变模块的牵引逆变器的体积也大大减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例一的结构示意图；
[0028]图2为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例二的结构示意图；
[0029]图3为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例三的结构示意图；
[0030]图4为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例四的结构示意图；
[0031]图5为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例五的结构示意图；
[0032]图6为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例六的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034]图1为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例一的结构示意图，如图1所示，该牵引逆变模块包括:水冷板I和固定安装在该水冷板I表面的电气单元2。
[0035]其中,水冷板I用于为牵引逆变模块散热。具体地,通过水冷板I内部的液体流动，充分对牵弓I逆变模块进行散热。
[0036]该水冷板I包括两个表面，电气单兀2对称设置在上述水冷板I的两个表面上，图1中仅示出水冷板I的其中一个表面。
[0037]由于不需要风道，水冷板的厚度远小于热管散热器。
[0038]该牵引逆变模块为牵引逆变器的一部分，可以与其它相关器件一起组成牵引逆变器。
[0039]本实施例中，采用水冷板来为牵引逆变模块进行散热，且将电气单元对称设置在水冷板的表面上，大大减小了牵引逆变模块的体积，从而可以使得采用该牵引逆变模块的牵引逆变器的体积也大大减小。
[0040]图2为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例二的结构示意图，图3为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例三的结构示意图。
[0041]如图2、图3所示，具体地，上述电气单元2包括:2N个绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称 IGBT) 21、2N个驱动板辅板 22、2N个突波电容23和2个复合母排24。
[0042]图2中以8个IGBT21、8个驱动板辅板22、8个突波电容23以及2个复合模板为例示意说明。
[0043]在水冷板1的两个表面对称，上面所有的器件对称排布。
[0044]具体地,上述2N个IGBT21对称安设在上述水冷板1的两个表面上,每个驱动板辅板22安设在一个对应的IGBT上。相应地，2N个突波电容23也对称安设在上述水冷板1的两个表面上，且每个突波电容23与一个对应的IGBT21连接。
[0045]其中，突波电容23用于吸收电压尖峰，本实用新型中，在水冷板1上设置多个突波电容23，可以更充分的吸收电压尖峰，同时，还可以有效抑制IGBT21的关断过电压，使得牵引逆变模块更加安全可靠。
[0046]如图2所示，电气单元2的各个器件尽可能的在水冷板1的表面居中排布，这样散热效果更充分。且突波电容23、IGBT21在水冷板1的同一表面上均匀分列两侧，具体地，可以以水冷板1的中心线为界，对称排布。
[0047]参照图2、图3，上述水冷板1的每个表面上所安设的N个IGBT21、N个驱动板辅板22以及N个突波电容23之间，通过1个复合母排24进行电气连接，这样IGBT21和突波电容23的连接会更加紧密，从而使得各个器件的布局更加紧凑，电气性能更好，降低了杂散电感。
[0048]该复合母排24连接在上述驱动板辅板22的外侧，将IGBT21、驱动板辅板22以及突波电容23保护在内。
[0049]可选地，上述突波电容23也可以安装在复合母排24外侧。
[0050]图4为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例四的结构示意图，图5为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例五的结构示意图。
[0051]如图4、图5所示，上述电气单元2的外侧设有电气单元框架5，用于保护电气单元2和水冷板1。该电气单元框架5通过支撑柱6固定在水冷板1上。在移动牵引逆变模块时，支撑柱6还可以充当把手。
[0052]该电气单元框架5包括连接块51和罩板52。罩板52连接在上下两个连接块51之间。参照图4，该罩板52与连接块51的连接处可以设有弯折的结构，这样罩板52的平面与连接块51的侧面不在同一平面上，其中罩板52与连接块51的连接处的弯折结构可以增加整个电气单元框架5的强度。
[0053]连接块51用于将该牵引逆变模块固定到指定位置，例如:该连接块51可以作为滑块，与牵引逆变器的箱体内的导轨进行滑接。该连接块51上设有多个通孔的表面，作为与导轨接触的滑面。需要说明的是，在连接块51上设置多个通孔可以减轻电气单元框架5的重量，从而可以减轻整个牵引逆变模块的重量。
[0054]参照图4、图5该罩板52上设有通孔53，可以将器件之间电连接用的电缆接头54穿设在通孔中进行固定，从而提高牵引逆变模块的安全性能。具体部署过程中，电缆从驱动板辅板22开始，穿过复合母排24上的通孔，再穿过罩板52上的通孔53，并固定在通孔53上，以避免晃动。这种电缆部署方式，缩短了距离，可以更好地保证信号传输。
[0055]另一实施例中，在上述水冷板I的两个表面上所安装的电气单元2分别对应的两个电气单元框架5之间的缝隙内，设有固定件56，该固定件56用于将整个牵引逆变模块固定在牵引逆变器的箱体内。
[0056]该固定件56可以为固定螺杆。在固定件56的内侧，设有对该固定件56进行限位的限位件55。固定件56穿设在限位件55的通孔内。
[0057]安装时，先将限位件55安装在两个电气单元框架5之间的缝隙内，然后再将固定件56穿入限位件55的通孔内即可。
[0058]进一步地,上述牵引逆变模块中还包括:电流传感器7。该电流传感器7连接在上述电气单元2外侧的电气单元框架5上。该电流传感器7主要用于检测牵引逆变模块的输出电流。相对于现有技术中将电流传感器设置与整个牵引逆变器的外部，本实用新型的结构显得更加紧凑，还可以减小整个牵引逆变器外部结构的尺寸。
[0059]如图5所示，上述牵引逆变模块中还包括:N个驱动板主板8。
[0060]驱动板主板8安装在上述电气单元框架5的外表面上，具体地可以是安装在电气单元框架5的罩板52上。其中，每个驱动板主板8与2个对应的驱动板辅板22连接。具体地，上述电缆固定在通孔53上之后，最后与驱动板主板8连接。
[0061]每个驱动板主板8用于控制对应的2个驱动板辅板22，以及与这2个驱动板辅板22相连接的IGBT21。
[0062]如图5所示，在水冷板I的其中一个表面的第一侧边缘处设有出水口 3和进水口4。以实现水冷板I内部的水循环，从而使电气单元2中的发热元件处于低温。
[0063]如图5所示，上述电流传感器7与上述出水口 3和进水口 4的距离，大于驱动板主板8与上述出水口 3和进水口 4的距离。具体地，从图上可以看出，本实用新型中，可以以水冷板中线为界分为两个区域，距离出水口 3和进水口 4较近的区域主要分布弱电元件，像驱动板主板8 ;距离出水口 3和进水口 4较远的区域主要分布强电元件，像电流传感器7等，这样可以避免在发生漏水时造成较大危害，安全性能更高，而且将弱点元件和强点元件分开，可以更好地保证电磁兼容性能。
[0064]图6为本实用新型提供的牵引逆变模块实施例六的结构示意图。
[0065]如图6所示，上述驱动板主板8设有保护罩9，主要用于保护驱动板主板8，以及电缆接头54。该保护罩9可以是有机玻璃制成的。
[0066]参照图6，还可以在水冷板I上设置温度传感器11，用于实时感知水冷板I表面的温度，以更好地为牵引逆变模块进行散热。该温度传感器11属于弱电元件，可以安装在靠近上述出水口 3和进水口 4的位置。
[0067]参照图6，上述牵引逆变模块中还包括:用于向整个牵引逆变模块供电的支撑电容10，一般地，外部电源先把电传输给支撑电容10，再由支撑电容10供给整个牵引逆变模块。
[0068]该支撑电容10连接在电气单元框架5的侧面，具体可以连接在靠近电流传感器7的一边，远离出水口 3和进水口 4。
[0069]具体安装时，上述牵引逆变模块会整体放入牵引逆变器的箱体内，其中支撑电容10可以放置在整个箱体的最里侧，与箱体的内壁接触。可选地，支撑电容10的一侧可以固定在箱体的内壁上。固定时，上述固定件56也可以旋入支撑电容10上对应的通孔，以更好地固定整个牵引逆变模块。
[0070]相应地，出水口 3和进水口 4靠近箱体的出口处，即靠近维修口。由于一般支撑电容10不太出现故障，这样部署更加合理，让容易故障的元件靠近维修口，更便于工作人员检修。
[0071]另一实施例中，上述复合母排24的一侧设有用于连接支撑电容10的弯折结构241。该弯折结构241可以作为复合母排24的交流输出侧。
[0072]可选地，该弯折结构241可以与上述罩板52垂直。
[0073]支撑电容10与复合母排24的弯折结构241固定连接，具体地，复合母排24的弯折结构241上，从上到下伸出正极与负极端子，与支撑电容10的对应端子进行连接，以保证支撑电容10的电气连接。
[0074]参照图6，另一实施例中，上述电气单元框架5上还设有绝缘端子12。编织线13的一端可以连接在上述复合母排24的弯折结构241上，即连接在复合母排24的交流输出侦牝编织线13穿过电流传感器7后，编织线的另一端与绝缘端子12连接，从而使得该牵引逆变模块集成了直流输出和交流输出。
[0075]进一步地，本实用新型还提供一种牵引逆变器，包括上述实施例所述的牵引逆变模块。该牵引逆变器可以应用于内燃机车。
[0076]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种牵引逆变模块，其特征在于，包括:水冷板和固定安装在所述水冷板表面的电气单元； 所述水冷板用于为所述牵引逆变模块进行散热； 所述水冷板包括两个表面，所述电气单元对称设置在所述水冷板的两个表面上。
2.根据权利要求1所述的牵引逆变模块，其特征在于，所述电气单元包括:2N个绝缘栅双极型晶体管IGBT、2N个驱动板辅板、2N个突波电容和2个复合母排；其中， 所述2N个IGBT对称安设在所述水冷板的两个表面上，每个驱动板辅板安设在一个对应的IGBT上； 所述2N个突波电容对称安设在所述水冷板的两个表面上，且每个突波电容与一个对应的IGBT连接； 所述水冷板的每个表面上所安设的N个所述IGBT、N个所述驱动板辅板以及N个所述突波电容之间，通过I个所述复合母排进行电气连接； 所述复合母排连接在所述驱动板辅板外侧。
3.根据权利要求2所述的牵引逆变模块，其特征在于，还包括: 电流传感器； 所述电流传感器连接在所述电气单元外侧的电气单元框架上。
4.根据权利要求3所述的牵引逆变模块，其特征在于，还包括:N个驱动板主板； 所述驱动板主板安设在所述电气单元框架的外表面上，其中，每个所述驱动板主板与2个对应的所述驱动板辅板连接。
5.根据权利要求4所述的牵引逆变模块，其特征在于，所述水冷板的其中一个表面的第一侧边缘处设有出水口和进水口； 所述电流传感器与所述出水口和进水口的距离，大于所述驱动板主板与所述出水口和进水口的距离。
6.根据权利要求4或5所述的牵引逆变模块，其特征在于，所述驱动板主板设有保护罩； 所述保护罩与所述电气单元框架连接。
7.根据权利要求2所述的牵引逆变模块，其特征在于，所述复合母排的一侧设有用于连接支撑电容一侧的弯折结构。
8.一种牵引逆变器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的牵引逆变模块。
【文档编号】H02M7/00GK204231210SQ201420568362
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】张宇 申请人:北车大连电力牵引研发中心有限公司