一种轻轨辅助功率模块及轻轨辅助变流器的制作方法

本实用新型涉及车辆用辅助变流器技术领域，尤其涉及一种轻轨辅助功率模块及轻轨辅助变流器。

背景技术：

随着我国高速铁路建设进程的推进及城市轨道交通的快速发展，对高速动车组、机车、城际列车及轻轨用牵引以及辅助变流器的要求越来越高。轻轨辅助变流器的功率较大，一般能达到70kVA，其目的是将750V的直流母线输入电转化为380V的三相交流电，其中核心的部件为轻轨辅助功率模块，轻轨辅助功率模块上的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)将直流电逆变为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波，经过滤波电抗器和隔离变压器后输出。

目前，轻轨辅助功率模块上的散热器表面安装IGBT，IGBT对应的驱动板通过支架安装在IGBT的上方，此时轻轨辅助功率模块上集成了IGBT、驱动板和散热器(IGBT、母排、突波电容也会包含到其中)。支撑电容不在轻轨辅助功率模块上集成，与轻轨辅助功率模块分别安装在变流器柜体的相应位置后用铜排或线缆连接，放电电阻单独安装在变流器柜体内部后用线缆与支撑电容连接。

然而，由于目前轻轨辅助功率模块上的元器件分散设置在变流器柜体各处，占用空间较多，造成了变流器柜体内部空间的浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供一种轻轨辅助功率模块及轻轨辅助变流器，轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。

本实用新型提供了一种轻轨辅助功率模块，包括：散热器、复合母排和第一框架，散热器包括基板和散热翅片，第一框架的底部与基板可拆卸连接，且第一框架围在复合母排外侧；

基板上连接有相互电连接的绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子；

复合母排上连接有突波电容，突波电容与绝缘栅双极型晶体管电连接；

第一框架上连接有支撑电容、驱动板主板和接线端子，支撑电容和驱动板主板均与绝缘栅双极型晶体管电连接，接线端子用于引出线缆。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，第一框架包括有支柱和安装板，安装板通过支柱与基板间隔设置，且安装板与基板的朝向一致；

安装板上连接有电路板安装盒、电容绝缘卡环、电压传感器，电压传感器用于检测支撑电容两端的电压，电容绝缘卡环的内侧用于固定支撑电容，电路板安装盒用于安装驱动板主板。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，电容绝缘卡环的数量为两个，两个电容绝缘卡环分别位于第一框架宽度方向的相对两侧，且电容绝缘卡环的外侧与第一框架连接。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，还包括板状的第二框架，第二框架的数量为两个，两个第二框架分别位于第一框架的安装有电容绝缘卡环的侧方；

第二框架设置在电容绝缘卡环的远离第一框架的一侧，且第二框架的第一端与散热器的基板连接，第二框架的第二端与第一框架连接，以和第一框架的侧方共同形成包围支撑电容的壳体，电容绝缘卡环与第二框架连接。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，第二框架上设置有多个朝向一致的第一通孔，第一通孔均位于支撑电容的外侧且多个第一通孔并排排列。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，还包括防护板，防护板位于驱动板主板的上方，防护板与第一框架连接。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，还包括放电电阻、温度继电器和温度传感器，放电电阻、温度继电器和温度传感器均位于散热器的基板上；

放电电阻与支撑电容电连接；

温度继电器用于对散热器进行继电保护。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，散热器为热管散热器，基板上具有用于放置热管的槽。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块，还包括驱动板辅板，驱动板主板与绝缘栅双极型晶体管通过驱动板辅板连接。

本实用新型提供了一种轻轨辅助变流器，包括上述的轻轨辅助功率模块。

本实用新型提供的轻轨辅助功率模块及轻轨辅助变流器，通过设置散热器、复合母排和第一框架，第一框架的底部与基板可拆卸连接，且第一框架围在复合母排外侧，散热器的基板上连接有相互电连接的绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子，第一框架连接有支撑电容、驱动板主板和接线端子，轻轨辅助功率模块整体布局结构紧凑，使得轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。

附图说明

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以简单地介绍，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。

图1为本实用新型一种轻轨辅助功率模块一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种轻轨辅助功率模块一实施例中散热器、绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子的结构示意图；

图3为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例的主视图；

图5为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中第一框架的结构示意图；

图6为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中第二框架的结构示意图；

图7为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中电容绝缘卡环的结构示意图；

图8为本实用新型一种轻轨辅助功率模块又一实施例中散热器、驱动板辅板、绝缘栅双极型晶体管、放电电阻、温度继电器和温度传感器的结构示意图；

图9为本实用新型一种轻轨辅助功率模块又一实施例中的散热器结构示意图。

附图标记说明：

1-散热器；101-基板；102-散热翅片；103-槽；

2-驱动板辅板；

3-绝缘栅双极型晶体管；

4-温度继电器；

5-温度传感器；

6-放电电阻；

7-绝缘端子；

8-复合母排；

9-突波电容；

10-第一框架；1001-支柱；1002-安装板；1003-第四通孔；1004-挡板；

11-电压传感器；

12-光线出线；

13-支撑电容；

14-电容绝缘卡环；1401-连接板；1402-台阶孔；1403-凹槽；1404-盲孔；

15-驱动板主板；

16-电路板安装盒；

17-绝缘端子；

18-防护板；

19-第二框架；1901-第一平板；1902-第二平板；1903-第三平板；1904-第四平板；1905-第五平板；1906-第六平板；1907-第七平板；1908-第八平板；1909-第九平板；19010-第二连接孔；19011-第一通孔；19012-第五通孔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本实用新型实施例提供一种轻轨辅助功率模块。图1为本实用新型一种轻轨辅助功率模块一实施例的结构示意图；图2为本实用新型一种轻轨辅助功率模块一实施例中散热器、绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的轻轨辅助功率模块，包括，散热器1、复合母排8和第一框架10；

其中，散热器1包括基板101和散热翅片102，

第一框架10的底部与基板101可拆卸连接，且第一框架10围在复合母排8外侧，复合母排8靠近基板101。

基板101上连接有相互电连接的绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7；具体的，基板101上具有第一连接孔，绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7通过螺栓和基板101上的第一连接孔与基板101连接，连接后的绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7拆卸方便，也可以采用其它的连接方式将绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7连接在基板101上，在此不作限定。

绝缘栅双极型晶体管3用于将直流输入电转化为PWM波，绝缘栅双极型晶体管3与绝缘端子7上的两相直流输入端电连接。

绝缘端子7上具有三相交流输出端和两相直流输入端，使主电路线由统一的位置绝缘端子7引出。

复合母排8上连接有突波电容9，突波电容9与绝缘栅双极型晶体管3电连接，突波电容9用于吸收绝缘栅双极型晶体管3的工作尖峰，防止损坏绝缘栅双极型晶体管3；

复合母排8为采用导电材料和绝缘材料的复合结构，复合母排8的导体层选用导电率优良的金属如纯铜、黄铜和铝合金，复合母排8的绝缘层选用介电系数和击穿电压高的材料如环氧、聚酯和芳纶等。

第一框架10连接有支撑电容13、驱动板主板15和接线端子17，支撑电容13和驱动板主板15均与绝缘栅双极型晶体管3电连接，支撑电容13用于连接绝缘栅双极型晶体管3前端输入侧，接线端子17可以为十二芯的插头和插座，接线端子17用于引出线缆。

其中，复合母排8用于把直流母线电从外部绝缘端子7引入绝缘栅双极型晶体管3，把绝缘栅双极型晶体管3的输出引出到绝缘端子7，还用于绝缘栅双极型晶体管3的正负输入端与支撑电容13连接。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块安装时，将散热器1的散热翅片102放到下侧，使基板101位于上侧，将相互电连接的绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7连接在基板101上，具体的可以通过螺栓将绝缘栅双极型晶体管3和绝缘端子7连接在基板101上；

绝缘栅双极型晶体管3的线缆穿过复合母排8后与突波电容9电连接；

在第一框架10上连接支撑电容13、驱动板主板15和接线端子17，绝缘栅双极型晶体管3的线缆穿过复合母排8后与支撑电容13和驱动板主板15电连接；

将第一框架10的底部可拆卸的连接到基板101上。

本实用新型实施例提供一种轻轨辅助功率模块，通过设置散热器、复合母排和第一框架，第一框架的底部与基板可拆卸连接，且第一框架围在复合母排外侧，散热器的基板上连接有相互电连接的绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子，第一框架连接有支撑电容、驱动板主板和接线端子，轻轨辅助功率模块整体布局结构紧凑，使得轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了另一轻轨辅助功率模块，图3为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例的结构示意图；图4为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例的主视图；图5为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中第一框架的结构示意图；图6为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中第二框架的结构示意图；图7为本实用新型一种轻轨辅助功率模块另一实施例中电容绝缘卡环的结构示意图。具体的，如图3-图7所示，本实施例提供的轻轨辅助功率模块，第一框架10包括有支柱1001和安装板1002，安装板1002通过支柱1001与基板101间隔设置，且安装板1002与基板101的朝向一致；

安装板1002上连接有电路板安装盒16、电容绝缘卡环14、电压传感器11，可选的，电路板安装盒16、电容绝缘卡环14、电压传感器11均与安装板1002可拆卸连接，其中，电压传感器11用于检测支撑电容13两端的电压，电容绝缘卡环14的内侧用于固定支撑电容13，电路板安装盒16用于安装驱动板主板15，电路板安装盒16可以有效的保证电路板之间以及电路板对机壳的绝缘性能。

作为一种可选的方式，具体的，如图5所示，第一框架10包括四个竖直设置的支柱1001，四个支柱1001的顶部连接安装板1002，安装板1002与基板101平行，安装板1002上设置若干个第四通孔1003，第四通孔1003用于固定线缆，安装板1002上连接有挡板1004，挡板1004设置两个，两个挡板1004相对设置，两个挡板1004沿安装板1002的宽度方向设置；

支柱1001上也可以设置若干个用于固定线缆的第四通孔1003。

由支柱1001、安装板1002和挡板1004组成的第一框架10可以是相互拼合而成，即支柱1001、安装板1002和挡板1004相互拼接，也可以是支柱1001、安装板1002和挡板1004可拆卸连接，也可以是支柱1001、安装板1002和挡板1004之间固定连接，在此不作限定。

可选的，电路板安装盒16连接在安装板1002的上表面，电压传感器11连接在安装板1002的下表面，电容绝缘卡环14与支柱1001连接，电容绝缘卡环14连接在第一框架10宽度方向的侧面，接线端子17位于挡板1004顶部；

具体的，如图7所示，电容绝缘卡环14包括连接板1401和设置在连接板1401上的台阶孔1402，台阶孔1402的轴线与连接板1401的厚度方向平行，台阶孔1402为通孔，台阶孔1402包括第三通孔和第二通孔，第三通孔的内缘直径大于第二通孔的内缘直径，第三通孔的内缘直径与支撑电容13的外缘直径相等，支撑电容13的头部位于第三通孔内，第二通孔用于散热。

具体的，电容绝缘卡环14的数量为两个，两个电容绝缘卡环14分别位于第一框架10宽度方向的相对两侧，且电容绝缘卡环14的外侧与第一框架连接10。

连接板1401与支柱1001可拆卸连接，具体的，连接板1401的侧面设置有凹槽1403，凹槽1403的长度与第一框架10宽度相等，凹槽1403的两侧分别卡在的第一框架10宽度方向的两个支柱1001上，通过螺钉接连接板1401和支柱1001。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块还包括板状的第二框架19，如图6所示，第二框架19的数量为两个，两个第二框架19分别位于第一框架10的安装有电容绝缘卡环14的侧方；

第二框架19通过折弯而成为图6所示的形状，具体的，第二框架19包括依次垂直连接的第一平板1901、第二平板1902、第三平板1903、第四平板1904、第五平板1905、第六平板1906、第七平板1907、第八平板1908和第九平板1909；

第二框架19设置在电容绝缘卡环14的远离第一框架10的一侧，且第二框架19的第一端与散热器1连接，即第一平板1901与散热器1的基板101连接，第二框架19的第二端与第一框架10连接，即第八平板1908与第一框架10连接，以和第一框架10的侧方共同形成包围支撑电容13的壳体，电容绝缘卡环14与第二框架19连接。

具体的，第二框架19的第二端(第八平板1908)与第一框架10中的挡板1004可拆卸连接，可选的，第二框架19的第二端(第八平板1908)与挡板1004通过螺栓连接，或者第二框架19的第二端(第八平板1908)与挡板1004通过卡扣连接，在此不作限定。

电容绝缘卡环14与第二框架19连接，作为一种可选的方式，如图3-图6所示，电容绝缘卡环14中的连接板1401的侧面设置有盲孔1404，盲孔1404与凹槽1403分别位于连接板1401长度方向的相对的两侧，第二框架19上与盲孔1404相对的位置设置有第二连接孔19010，即第二平板1902上设置有第二连接孔19010，螺钉穿过第二连接孔19010将电容绝缘卡环14与第二框架19中的第二平板1902连接。

可选的，第二框架19上设置有多个朝向一致的第一通孔19011，第一通孔19011均位于支撑电容13的外侧且多个第一通孔19011并排排列，第一通孔19011位于第四平板1904上。

第一通孔19011可以减轻第二框架19的重量；还可以作为把手，在移动本实用新型的轻轨辅助功率模块手指插入第一通孔19011内，方便搬运；由于支撑电容13工作时会产生热量，可用第一通孔19011对支撑电容13进行散热。

第二框架19中的第七平板1907上设置有第五通孔19012，支撑电容13的尾部的螺柱穿过第七平板1907上设置有第五通孔19012后连接螺母，使支撑电容13与第二框架19连接。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块还包括防护板18，防护板18位于驱动板主板15的上方，驱动板主板15的对外光线出线12绕过防护板18引出轻轨辅助功率模块外；

设置防护板18避免操作者与驱动板主板15接触，对操作者起到了安全保护的效果；防护板18与第一框架10连接。

可选的，防护板18为有机玻璃板。

第二框架19中的第九平板1909上设置有第六通孔19013，螺钉穿过第六通孔19013将第二框架19与防护板18连接，进一步增加了防护板18的稳固性。

防护板18与第九平板1909连接的两端具有90°的翻边，防护板18朝向第一框架10，翻边覆盖了第二框架19与防护板18连接处。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块，通过设置第一框架和第二框架，将电路板安装盒、电容绝缘卡环和电压传感器集成在第一框架中的安装板上，通过第二框架固定电容绝缘卡环和支撑电容，轻轨辅助功率模块整体布局结构紧凑，使得轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了又一轻轨辅助功率模块。图8为本实用新型一种轻轨辅助功率模块又一实施例中散热器、驱动板辅板、绝缘栅双极型晶体管、放电电阻、温度继电器和温度传感器的结构示意图；图9为本实用新型一种轻轨辅助功率模块又一实施例中的散热器结构示意图。如图8和图9所示，本实施例提供的轻轨辅助功率模块，还包括放电电阻6，放电电阻6位于散热器1的基板101上，放电电阻6与支撑电容13电连接，放电电阻6用于在轻轨停机后，放电电阻6以发热的方式消耗支撑电容13的电量，从而对支撑电容13内存的电量进行泄放。

复合母排8将支撑电容13的正负输入端与放电电阻6连接。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块还包括温度继电器4和温度传感器5，温度继电器4和温度传感器5均位于散热器1的基板101上，温度继电器4用于对散热器1进行继电保护，温度传感器5用于检测散热器1的温度。

散热器1为热管散热器，材料可以为铝型材，基板101上具有用于放置热管的槽103，使得基板101上的热量均匀分布，散热性能更加优越。

作为一种可选的方式，槽103设置多个，本实施例中槽103设置五个，五个槽103分布在基板101连接绝缘栅双极型晶体管3、绝缘端子7和放电电阻6处。

散热器1上的散热翅片102可以沿基板101的长度方向设置，也可以沿基板101的宽度方向设置，只要能实现散热即可，在此不作限定。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块还包括驱动板辅板2，驱动板主板15与绝缘栅双极型晶体管3通过驱动板辅板2连接，驱动板主板15通过驱动板辅板2间接控制绝缘栅双极型晶体管3。

现有的轻轨辅助功率模块，元器件分散到变流器柜体内各处，有很多相互之间的连线，因此无论前期生产还是后期售后都容易造成操作困难。而本实施例提供的轻轨辅助功率模块，电压传感器11的信号线、电源线和温度继电器4对外接线、温度传感器5对外接线、驱动板主板15的电源线都通过安装板1002上的第四通孔1003穿过扎带固定，最后引到接线端子17；电压传感器11的检测电压线缆由于距离绝缘端子7较近，直接接到绝缘端子7的直流输入对应的位置即可，控制线由统一的位置接线端子17向外引出，主电路线也由统一的位置绝缘端子7向外引出，布线方便，且排线整齐，维修和组装方便。

本实施例提供的轻轨辅助功率模块，绝缘栅双极型晶体管和与其配合的支撑电容、放电电阻、突波电容之间采用一整块母排完成连接，减少了零碎线缆的数量。将散热器、支撑电容、绝缘栅双极型晶体管、放电电阻、驱动板、电压传感器等集中到一个模块上，集成度高的同时尽量减少相互之间的人工手动连线。整体布局结构紧凑，在同功率情况下减小了主电路功率单元的外形尺寸，从而减小了变流器的外形尺寸且起到了减重作用。

本实用新型还提供了一种轻轨辅助变流器，本实用新型提供的轻轨辅助变流器，包括上述实施例提供的轻轨辅助功率模块，其中，轻轨辅助功率模块的结构、工作原理和主要功能均已在前述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

本实用新型提供的轻轨辅助变流器，包括轻轨辅助功率模块，通过设置散热器、复合母排和第一框架，第一框架的底部与基板可拆卸连接，且第一框架围在复合母排外侧，散热器的基板上连接有相互电连接的绝缘栅双极型晶体管和绝缘端子，第一框架连接有支撑电容、驱动板主板和接线端子，轻轨辅助功率模块整体布局结构紧凑，使得轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。通过设置第一框架和第二框架，将电路板安装盒、电容绝缘卡环和电压传感器集成在第一框架中的安装板上，通过第二框架固定电容绝缘卡环和支撑电容，轻轨辅助功率模块整体布局结构紧凑，使得轻轨辅助功率模块上的元器件集中设置，占用空间少。绝缘栅双极型晶体管和与其配合的支撑电容、放电电阻、突波电容之间采用一整块母排完成连接，减少了零碎线缆的数量。将散热器、支撑电容、绝缘栅双极型晶体管、放电电阻、驱动板、电压传感器等集中到一个模块上，集成度高的同时尽量减少相互之间的人工手动连线。整体布局结构紧凑，在同功率情况下减小了主电路功率单元的外形尺寸，从而减小了变流器的外形尺寸且起到了减重作用。

在本实用新型说明书的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“上方”、“宽度”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”和“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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。