一种机车变流器复合母排简统设计方法与流程

本发明涉及变流器复合母排领域，尤其涉及一种机车变流器复合母排简统设计方法。

背景技术：

1、随着铁路行业的飞速发展，铁路客货运输需求快速增长。因此，打造更加安全可靠、经济先进、节能环保的客货列车，达到运输安全、可靠的目的成为一种发展趋势，这就对牵引辅助系统的可靠性、轻量化、小型化提出了更高的要求。

2、由于电力机车系统主电路形式繁多及牵引轴功率、辅助容量等级不等，在系统方案设计时，采用不同的主电路形式，会造成系统产品及部件种类类别、规格型号居多，部件备品备件居多，部件通用互换性、标准化设计难度高，并且占据大量库存，不利于部件统型设计，市场客户响应速度慢。

3、复合母排是实现变流器主电路功率器件或电容的高压电气连接部件，由单层或多层铜排采用绝缘材料实现导电与绝缘层间的电气隔离，是经特殊工艺制造而成的具有扁平导电截面的母线排，具有低阻抗、低电感、可靠性高、空间紧凑、杂散电感小、维护方便等优点，在电力电子变流器中大量应用。但是由于目前复合母排具有依据项目定制的特点，所以同一项目母排种类较多，增加了设计成本。

技术实现思路

1、本发明为了减少复合母排的开发种类、减少设计成本，提供了一种机车变流器复合母排简统设计方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种机车变流器复合母排简统设计方法，包括如下步骤：

3、1）根据机车变流器简统平台的电压等级简统以及功率模块电气接口型式，确定复合母排基本结构；

4、2）根据主电路拓扑结构确定复合母排连接的支路；

5、3）结合工作环境，根据电路的电压值确定复合母排的绝缘阈值电压、局放阈值电压、电气间隙及爬电距离；

6、4）根据电路电流确定复合母排的铜板的厚度及宽度，满足温升要求；

7、5）分布电感最小化，完成母排初步设计；

8、6）确定复合母排引脚连接方式、复合母排连接处引脚宽度、复合母排引脚电气间距、电容位置过孔开孔尺寸、功率器件过孔开孔尺寸、安装面凸台尺寸以及过孔位置封边垫圈尺寸；最终确定母排种类。

9、作为本发明技术方案的进一步改进，步骤1）中，所述电压等级简统包括dc1800v和dc3600v，所述功率模块电气接口型式包括交流后出线、直流前出线的双面模块，交、直流前出线的双面模块，交流后出线、直流前出线的双面模块。

10、作为本发明技术方案的进一步改进，当电压等级简统为dc1800v，功率模块电气接口型式为交流后出线、直流前出线的双面模块时，复合母排基本结构为正极板和负极板组合的两层结构；

11、当电压等级简统为dc1800v，功率模块电气接口型式为交、直流前出线的双面模块时，复合母排基本结构为正极板、负极板、交流层组合的三层结构；

12、当电压等级简统为dc3600v，功率模块电气接口型式为交流后出线、直流前出线的双面模块时，复合母排基本结构为正极板和负极板组合的两层结构。

13、作为本发明技术方案的进一步改进，当电压等级简统为dc1800v时，复合母排引脚电气间距满足≥40mm；当电压等级简统为dc3600v时，复合母排引脚电气间距满足≥50mm。

14、作为本发明技术方案的进一步改进，步骤6）中，确定安装面凸台尺寸时，复合母排与功率模块连接铜柱高度高出铜板0.5-8mm，复合母排与电容连接铜柱与支撑电容连接铜柱高度高出铜板0.5-4mm。

15、作为本发明技术方案的进一步改进，步骤6）中，确定过孔位置封边垫圈尺寸时，当电压等级简统为dc1800v时，过孔位置绝缘垫圈宽度≥8mm；当电压等级简统为dc3600v时，过孔位置绝缘垫圈宽度≥10mm。

16、本发明提供的机车变流器复合母排简统设计方法，与现有技术相比具有如下优点：通过本发明提出的简统化设计方法，可以减少同一项目母排开发种类，缩短研发周期，提高系统方案设计响应速度，降低系统开发成本。

技术特征：

1.一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，步骤1）中，所述电压等级简统包括dc1800v和dc3600v，所述功率模块电气接口型式包括交流后出线、直流前出线的双面模块，交、直流前出线的双面模块，交流后出线、直流前出线的双面模块。

3.根据权利要求2所述的一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，当电压等级简统为dc1800v时，复合母排引脚电气间距满足≥40mm；当电压等级简统为dc3600v时，复合母排引脚电气间距满足≥50mm。

5.根据权利要求1所述的一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，步骤6）中，确定安装面凸台尺寸时，复合母排与功率模块连接铜柱高度高出铜板0.5-8mm，复合母排与电容连接铜柱与支撑电容连接铜柱高度高出铜板0.5-4mm。

6.根据权利要求1所述的一种机车变流器复合母排简统设计方法，其特征在于，步骤6）中，确定过孔位置封边垫圈尺寸时，当电压等级简统为dc1800v时，过孔位置绝缘垫圈宽度≥8mm；当电压等级简统为dc3600v时，过孔位置绝缘垫圈宽度≥10mm。

技术总结
本发明涉及变流器复合母排领域，尤其涉及一种机车变流器复合母排简统设计方法，根据机车变流器简统平台的电压等级简统以及功率模块电气接口型式，确定复合母排基本结构；根据主电路拓扑结构确定复合母排连接的支路；结合工作环境，根据电路的电压值确定复合母排的绝缘阈值电压、局放阈值电压、电气间隙及爬电距离；根据电路电流确定复合母排的铜板的厚度及宽度，满足温升要求；分布电感最小化，完成母排初步设计；确定各部件尺寸；最终确定母排种类。通过本发明提出的简统化设计方法，可以减少同一项目母排开发种类，缩短研发周期，提高系统方案设计响应速度，降低系统开发成本。

技术研发人员：杨会敏,柴媛,刘慧娟,王泉策,王晶
受保护的技术使用者：中车永济电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21