基于双管并联的充电机功率单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种基于双管并联的充电机功率单元，包括散热器以及设置在散热器上的斩波部和整流部，斩波部包括两个双管并联的IGBT；散热器上还设有用于电气连接放电电阻、支撑电容、IGBT和IGBT端吸收电容的复合母排，散热器的端部设置有若干个电气连接端子，复合母排、整流二极管、吸收电阻和吸收电容的对外连接端子与若干个电气连接端子电连接。本实用新型采用模块化设计，节省空间，便于维护更换，降低维护成本；采用两个电压等级1700V的IGBT进行双管并联，增加了电压等级，增大了散热面积，减少了功率损耗。
【专利说明】基于双管并联的充电机功率单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机车充电【技术领域】，具体是一种基于双管并联的充电机功率单
J Li ο
【背景技术】
[0002]机车辅助电源系统提供DC720V供电制式给充电机功率单元，开关频率比较高的情况下，使用1200V等级IGBT或者两个IGBT串联，这样的缺点是:1)由于IGBT在导通和关断的过程中因为漏感的存在，引起电压尖峰，1200V电压等级的IGBT容易损坏；2) IGBT串联，功率密度比较大，功率损耗大。
[0003]充电机功率单元主电路对外连接使用铜排或者电缆，这样的缺点是:主电路对外电连接使用电缆或铜排时，不但在走线布局、端子连接上占据大量的空间，而且在功率模块维护更换时工作量大，耗时长，可能会影响机车正常运营。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种基于双管并联的充电机功率单元。
[0005]本实用新型是通过如下技术方案实现的:
[0006]一种基于双管并联的充电机功率单元，包括散热器，以及设置在散热器上的斩波部和整流部；所述的散热器上设置有框架，所述的斩波部包括IGBT、IGBT端吸收电容、IGBT驱动板、两个放电电阻和两个支撑电容；所述的整流部包括吸收电路和整流二极管，其中所述的吸收电路包括串联的吸收电阻和吸收电容；斩波部中IGBT的个数为两个，在散热器上还设有用于电气连接放电电阻、支撑电容、IGBT端吸收电容和IGBT的复合母排；两个IGBT、两个放电电阻和整流二极管贴附设置在散热器上，复合母排贴附设置在两个IGBT上，IGBT驱动板设置在散热器的框架上；散热器的端部设置有若干个电气连接端子，复合母排、整流二极管、吸收电阻和吸收电容的对外连接端子与若干个电气连接端子电连接。
[0007]本实用新型充电机功率单元的电路结构及原理见图1所示:
[0008]整个电路由斩波部A和整流部B组成，其中斩波部A和变压器C连接，变压器C又和整流部B连接:
[0009]I)斩波部分
[0010]Vl和V2为两个IGBT，组成双管并联单相逆变电路，通过IGBT的开关控制，将直流电压逆变为交流方波电源。Cl和C2为主电路的直流端的两个支撑电容，用来支撑直流回路电压，保证直流回路电压的波动在要求的范围内，两个支撑电容的联结点称为直流电源的中点。C3为IGBT端吸收电容，即IGBT过电压吸收电容，用来吸收IGBT关断时，在IGBT端产生的过电压，IGBT端吸收电容起滤波功能。。Rl为两个放电电阻，即直流回路的放电电阻，两个放电电阻是被集成在一个单元上的，其保证主电路断电后，直流回路电容上的残余电压在要求的时间内降低到安全电压50V以下，两个支撑电容和放电电阻起均压功能。两个串联后的整体又与C3并联。“ + 为斩波部分的直流输入。M和ALT为斩波部分的单相交流输出，连接到高频变压器输入侧。
[0011]2)整流部分
[0012]B3和B2为整流部分的交流输入，BI为直流输出。
[0013]3)控制部分
[0014]DRVl是IGBT的驱动电路，每块驱动电路板提供两路驱动信号，驱动逆变桥臂的两个IGBT单元工作，同时将IGBT开关状态信号反馈给控制单元。
[0015]bl为温度检测开关，当功率变换单元的温度高于设定值时，开关状态发生变换，并将此开关信号传送给控制单元。
[0016]4)层叠式模块化设计
[0017]为了减小空间占用，利于装卸。本实用新型功率单元采用了层叠式模块化设计，最下面为散热器，各个功率器件安装在散热器的表面，功率器件表面通过复合母排的铺设，将主电路的所有部件连接在一起。复合母排的设计应用，一方面，充分利用了空间，另一方面，减小了主电路的杂散电感，降低IGBT关断时的过电压。
[0018]进一步地，所述的复合母排为“T”形结构，复合母排的横板上设置有四个用于电连接两个支撑电容的第一电气连接孔；复合母排上位于横板一侧的端部设置有三个用于电连接两个放电电阻的第一接线端子；复合母排的竖板上设置有四个用于电连接两个IGBT的第二电气连接孔；复合母排竖板的两侧紧邻竖板端部的位置向上延设有一对用于连接IGBT端吸收电容的第二接线端子；复合母排竖板的端部设置有三个对外连接端子，复合母排通过对外连接端子与设置在散热器上的电气连接端子电连接；复合母排由多层铜板叠压而成，且各铜板之间设置有绝缘材料，复合母排的外表面设置有聚酯薄膜；斩波部中的各器件分别与复合母排中不同层的铜排电连接。
[0019]所述的散热器上还设置有用于检测所述功率单元温度的温度继电器。
[0020]本实用新型从机车辅助电源的实际应用需求出发，将电压等级为1700V的IGBT进行双管并联，采用集成的模块化结构，将IGBT器件、驱动保护电路、复合母排、电路支撑电容、过电压吸收电路、风冷散热器等部件功能整合在一起，解决了以下方面问题:1)提高了模块电压等级，增大了散热面积，减小了功率损耗；2)减小系统体积、重量，并且方便充电机功率单元的维修维护。
[0021]本实用新型的有益效果如下:
[0022]I)本实用新型充电机功率单元采用模块化设计，节省空间，便于维护更换，降低维护成本。
[0023]2)本实用新型充电机功率单元采用两个电压等级1700V的IGBT进行双管并联，增加了电压等级，增大了散热面积，减少了功率损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型充电机功率单元的电路结构图。
[0025]图2为本实用新型充电机功率单元的结构示意图。
[0026]图3为本实用新型充电机功率单元中复合母排的结构示意图。
[0027]图4为本实用新型充电机功率单元中复合母排、IGBT和支撑电容安装示意图。
[0028]图中:1-散热器、2-1GBT驱动板、3-支撑电容、4-1GBT端吸收电容、5-吸收电阻、6-吸收电容、7-1GBT、8-复合母排、8-1-第一电气连接孔、8_2_第一接线端子、8_3_第二电气连接孔、8-4-第二接线端子、8-5-对外连接端子、9-电气连接端子、10-温度继电器。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本实用新型作进一步的描述:
[0030]如图1至图4所示，一种基于双管并联的充电机功率单元，包括散热器I，以及设置在散热器I上的斩波部和整流部；所述的散热器I上设置有框架，所述的斩波部包括IGBT7、IGBT端吸收电容4、IGBT驱动板2、两个放电电阻和两个支撑电容3 ;所述的整流部包括吸收电路和整流二极管，其中所述的吸收电路包括串联的吸收电阻5和吸收电容6 ;斩波部中IGBT 7的个数为两个，在散热器I上还设有用于电气连接放电电阻、支撑电容3、IGBT端吸收电容4和IGBT 7的复合母排8 ;两个IGBT 7、两个放电电阻和整流二极管贴附设置在散热器I上，复合母排8贴附设置在两个IGBT 7上，IGBT驱动板2设置在散热器I的框架上；散热器I的端部设置有若干个电气连接端子9，复合母排8、整流二极管、吸收电阻5和吸收电容6的对外连接端子与若干个电气连接端子9电连接。
[0031]具体实施时，所述的复合母排8为“T”形结构，复合母排8的横板上设置有四个用于电连接两个支撑电容3的第一电气连接孔8-1 ;复合母排8上位于横板一侧的端部设置有三个用于电连接两个放电电阻的第一接线端子8-2 ;复合母排8的竖板上设置有四个用于电连接两个IGBT7的第二电气连接孔8-3 ;复合母排8竖板的两侧紧邻端部的位置向上延设有一对用于连接IGBT端吸收电容4的第二接线端子8-4 ;复合母排8竖板的端部设置有三个对外连接端子8-5，复合母排8通过对外连接端子8-5与设置在散热器I上的电气连接端子9电连接；复合母排8由多层铜板叠压而成，且各铜板之间设置有绝缘材料，复合母排8的外表面设置有聚酯薄膜；斩波部中的各器件分别与复合母排8中不同层的铜排电连接。
[0032]所述的散热器I上还设置有用于检测所述功率单元温度的温度继电器10。
【权利要求】
1.一种基于双管并联的充电机功率单元，包括散热器(I)，以及设置在散热器(I)上的斩波部和整流部；所述的散热器(I)上设置有框架，所述的斩波部包括IGBT (7)、IGBT端吸收电容(4)、IGBT驱动板(2)、两个放电电阻和两个支撑电容(3);所述的整流部包括吸收电路和整流二极管，其中所述的吸收电路包括串联的吸收电阻(5)和吸收电容(6);其特征在于:斩波部中IGBT (7)的个数为两个，在散热器(I)上还设有用于电气连接放电电阻、支撑电容(3)、IGBT端吸收电容(4)和IGBT (7)的复合母排(8);两个IGBT (7)、两个放电电阻和整流二极管贴附设置在散热器(I)上，复合母排(8)贴附设置在两个IGBT (7)上，IGBT驱动板(2 )设置在散热器(I)的框架上；散热器(I)的端部设置有若干个电气连接端子(9 )，复合母排(8)、整流二极管、吸收电阻(5)和吸收电容(6)的对外连接端子与若干个电气连接端子(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于双管并联的充电机功率单元，其特征在于:所述的复合母排(8 )为“ T ”形结构，复合母排(8 )的横板上设置有四个用于电连接两个支撑电容(3 )的第一电气连接孔(8-1);复合母排(8 )上位于横板一侧的端部设置有三个用于电连接两个放电电阻的第一接线端子(8-2);复合母排(8)的竖板上设置有四个用于电连接两个IGBT (7)的第二电气连接孔(8-3 );复合母排(8 )竖板的两侧紧邻端部的位置向上延设有一对用于连接IGBT端吸收电容(4)的第二接线端子(8-4);复合母排(8)竖板的端部设置有三个对外连接端子(8-5 )，复合母排(8 )通过对外连接端子(8-5 )与设置在散热器(I)上的电气连接端子(9)电连接；复合母排(8)由多层铜板叠压而成，且各铜板之间设置有绝缘材料，复合母排(8)的外表面设置有聚酯薄膜；斩波部中的各器件分别与复合母排(8)中不同层的铜排电连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于双管并联的充电机功率单元，其特征在于:所述的散热器(I)上还设置有用于检测所述功率单元温度的温度继电器(10 )。
【文档编号】H05K7/20GK204068713SQ201420555463
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】张丹, 牛勇, 陈宏 , 刘革莉, 尹梅 申请人:永济新时速电机电器有限责任公司