一种变流器模块的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种变流器模块，所述变流器模块包括：散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒；通过散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒之间的连接形成两个逆变单元。能够通过每一路逆变单元实现对一个牵引电机的控制，从而能够同时实现对两台牵引电机的独立控制，解决了一个变流器模块不能满足同时对两台牵引电机独立控制的问题。
【专利说明】
一种变流器模块
技术领域
[0001]本发明涉及轨道交通变流控制领域，更具体的说，涉及一种变流器模块。
【背景技术】
[0002]牵引传动系统是轨道交通车辆装备实现机电能量转换的“心脏”单元，其性能在某种程度上决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性，是轨道交通节能升级的关键。而变流器模块作为牵引传动系统核心部件，变流器模块的技术问题成为当前制约我国轨道交通车辆装备发展的瓶颈之一。
[0003]目前，变流器模块中的逆变电路只有一条，当负载为两台牵引电机时，对两台牵引电机采用同时控制，不能满足同时对两台牵引电机的独立控制。因此，亟需一种能够同时实现对两台牵引电机独立控制的变流器模块。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种变流器模块，以解决不能满足同时对两台牵引电机的独立控制的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:
[0006]—种变流器模块，所述变流器模块包括:
[0007]散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒;所述IGBT元件至少为6个；
[0008]所述散热器的螺纹孔与3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接；所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接；
[0009]所述散热器的螺纹孔与另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接。
[0010]优选地，所述控制盒包括脉冲分配单元和驱动电源单元;所述脉冲分配单元和所述驱动电源单元通过高温导线连接；
[0011 ]所述脉冲分配单元，用于生成并将脉冲发送给所述门极驱动单元；
[0012]所述驱动电源单元，用于给所述门极驱动单元提供电压。
[00?3]优选地，所述散热器、所述IGBT元件、所述低感母排、所述交流母排、所述支撑电容、所述门极驱动单元和所述控制盒的组成连接关系为:
[0014]所述散热器安装在底层;所述IGBT元件安装在所述散热器的上方；
[0015]所述低感母排安装在所述IGBT元件的上方，与所述IGBT元件通过导线连接；
[0016]所述交流母排安装在所述低感母排的上方，与所述IGBT元件通过导线连接；
[0017]所述支撑电容安装在所述交流母排的上方，通过支柱固定在散热器上；
[0018]所述门极驱动单元安装在所述支撑电容的下方和侧面；
[0019]所述控制盒安装在所述支撑电容的上方。
[0020]优选地，所述散热器为热管散热器。
[0021 ]优选地，所述IGBT元件均匀安装在所述散热器的上方。
[0022]优选地，所述变流器模块还包括温度继电器；
[0023]所述温度继电器安装在散热器上。
[0024]优选地，所述脉冲分配单元和所述门极驱动单元之间通过光纤传输信号。
[0025]优选地，所述变流器模块还包括拉手，设置在所述散热器的支撑上，用来吊起搬运变流器模块。
[0026]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0027]本发明提供了一种变流器模块，所述变流器模块包括:散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒;所述散热器的螺纹孔与3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接;所述散热器的螺纹孔与另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接。通过上述连接，形成两个逆变单元，能够通过每一路逆变单元实现对一个牵引电机的控制，从而能够同时实现对两台牵引电机的独立控制，解决了不能满足同时对两台牵引电机的独立控制的问题。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明实施例一提供的变流器模块的结构示意图；
[0030]图2为本发明实施例二提供的变流器模块的结构示意图；
[0031 ]图3为本发明实施例三提供的变流器模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0033]本发明提供了一种变流器模块，所述变流器模块包括:
[0034]散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒;各个部件层叠组装在一起;所述IGBT元件至少为6个；
[0035]所述散热器的螺纹孔与3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接；所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接；
[0036]所述散热器的螺纹孔与另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接。
[0037]需要说明的是:IGBT元件的数量可为8个，低感母排的数量可为I个，交流母排的数量可为6个，支撑电容的数量可为I个，门极驱动单元的数量可为6个，控制盒的数量可为I个。除了组成两个逆变单元外，还组成了一个降压斩波单元。具体为:未使用的2个IGBT元件与低感母排、交流母排、热管散热器、支撑电容、支撑电容侧面的门极驱动单元、脉冲分配单元、驱动电源单元构成降压斩波单元。降压斩波单元能够把中间电压控制在一定的范围，不至于烧毁开关器件。
[0038]可选的，本发明的另一实施例中，所述控制盒包括脉冲分配单元和驱动电源单元；所述脉冲分配单元和所述驱动电源单元通过高温导线连接；
[0039]所述脉冲分配单元，用于生成并将脉冲发送给所述门极驱动单元；
[0040]所述驱动电源单元，用于给所述门极驱动单元提供电压。
[0041]可选的，本发明的另一实施例中，所述脉冲分配单元和所述极驱动单元之间通过光纤传输信号。
[0042]低感母排与支撑电容的端子连接后与电源的正极连接，再与IGBT元件的两端连接，每个交流母排与两个IGBT元件连接，驱动电源单元为门极驱动单元供电，脉冲分配单元通过光纤为门极驱动单元提供脉冲。通过上述连接及信号传输，形成了主电路中的逆变单
J L ο
[0043]本发明提供了一种变流器模块，所述变流器模块包括:散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒;所述散热器的螺纹孔与3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接;所述散热器的螺纹孔与另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接。通过上述连接，形成两个逆变单元，能够通过每一路逆变单元实现对一个牵引电机的控制，从而能够同时实现对两台牵引电机的独立控制，解决了不能满足同时对两台牵引电机的独立控制的问题。
[0044]可选的，本发明的另一实施例中，所述散热器、所述IGBT元件、所述低感母排、所述交流母排、所述支撑电容、所述门极驱动单元和所述控制盒的组成连接关系为:
[0045]所述散热器安装在底层;所述IGBT元件安装在所述散热器的上方；
[0046]可选的，本发明的另一实施例中，所述散热器为热管散热器。
[0047]需要说明的是，IGBT元件与热管散热器导热面涂覆的导热材料紧密连接。热管散热器散热性能好，比翅片散热器散热充分、均匀，同时不会有水冷散热器漏水的隐患。
[0048]所述低感母排安装在所述IGBT元件的上方，与所述IGBT元件通过导线连接；
[0049]所述交流母排安装在所述低感母排的上方，与所述IGBT元件通过导线连接；
[0050]所述支撑电容安装在所述交流母排的上方，通过支柱固定在散热器上；
[0051]所述门极驱动单元安装在所述支撑电容的下方和侧面；
[0052]所述控制盒安装在所述支撑电容的上方；
[0053]需要说明的是，本发明中低感母排采用高性能的低感母排，并且充分考虑了IGBT元件与低感母排的结合，能够大大的降低电路的杂散电容。
[0054]将门极驱动单元安装在所述支撑电容的下方和两侧，能够实现对门极驱动单元的保护，而且合理的利用了变流器模块的空间。
[0055]为了便于本领域的技术人员更加清楚的了解本方案，现将本发明的结构图进行解释说明。由于本方案中的元件器较多，所以从不同角度对本发明进行说明。参照图1、图2和图3。
[0056]图1中I为热管散热器，3为低感母排，5为支撑电容，6为门极驱动单元。图中，热管散热器设置在底层。图2中6为门极驱动单元，7为脉冲分配单元，8为驱动电源单元，脉冲分配单元将脉冲发送给所述门极驱动单元，驱动电源单元给所述门极驱动单元提供电压。图3中2为IGBT元件，4为交流母排。
[0057]通过采用本实施例的组成连接方式，结构更加紧凑、简洁、外形美观。能够确保门极驱动单元不受损伤、便于布线。
[0058]可选的，本发明的另一实施例中，所述IGBT元件均匀安装在所述散热器的上方。
[0059]可选的，本发明的另一实施例中，所述变流器模块还包括温度继电器;所述温度继电器安装在散热器上。
[0060]本实施例中，所述IGBT元件均匀安装在所述散热器的上方，能够利用散热器进行充分的散热，同时将温度继电器安装在散热器上，当温度超过指定值时，变流器模块将降功率运行或者是停止运行。
[0061]可选的，本发明的另一实施例中，所述变流器模块还包括拉手，设置在所述散热器的支撑上，用来吊起搬运变流器模块。
[0062]其中，拉手的材料可以根据具体的情况进行选择，可为铝、铁等金属。
[0063]本实施例中，将拉手设置在所述散热器的支撑上，当需要搬运所述变流器模块时，能够通过将手放在拉手上进行搬运变流器。
[0064]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种变流器模块，其特征在于，所述变流器模块包括: 散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、支撑电容、门极驱动单元和控制盒;所述IGBT元件至少为6个； 所述散热器的螺纹孔与3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接； 所述散热器的螺纹孔与另外3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的通孔连接，另夕卜3个所述IGBT元件中的每个所述IGBT元件的两个大端子与所述低感母排的两个端子连接、另外两个大端子与所述交流母排的两个端子连接、控制端与所述门极驱动单元的输出端连接;所述支撑电容的四个端子与所述低感母排的另外四个端子连接;所述控制盒的输出端与所述门极驱动单元的输入端连接。2.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述控制盒包括脉冲分配单元和驱动电源单元;所述脉冲分配单元和所述驱动电源单元通过高温导线连接； 所述脉冲分配单元，用于生成并将脉冲发送给所述门极驱动单元； 所述驱动电源单元，用于给所述门极驱动单元提供电压。3.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述散热器、所述IGBT元件、所述低感母排、所述交流母排、所述支撑电容、所述门极驱动单元和所述控制盒的组成连接关系为: 所述散热器安装在底层;所述IGBT元件安装在所述散热器的上方； 所述低感母排安装在所述IGBT元件的上方，与所述IGBT元件通过导线连接； 所述交流母排安装在所述低感母排的上方，与所述IGBT元件通过导线连接； 所述支撑电容安装在所述交流母排的上方，通过支柱固定在散热器上； 所述门极驱动单元安装在所述支撑电容的下方和侧面； 所述控制盒安装在所述支撑电容的上方。4.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述散热器为热管散热器。5.根据权利要求3所述的变流器模块，其特征在于，所述IGBT元件均匀安装在所述散热器的上方。6.根据权利要求3所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括温度继电器； 所述温度继电器安装在散热器上。7.根据权利要求2所述的变流器模块，其特征在于，所述脉冲分配单元和所述门极驱动单元之间通过光纤传输信号。8.根据权利要求3所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括拉手，设置在所述散热器的支撑上，用来吊起搬运变流器模块。
【文档编号】H05K7/20GK106059334SQ201610503829
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】忻力, 胡家喜, 李彦涌, 陈玉其, 陈明翊, 刘峰, 杨涛, 王雄, 傅航杰, 欧阳柳, 刘雄
【申请人】中车株洲电力机车研究所有限公司