一种大功率IGBT双逆变模块的制作方法

本实用新型属于机车引变流技术领域，具体涉及一种大功率IGBT双逆变模块。

背景技术：

随着铁路机车交流机车对引变流器大规模使用，牵引变流器中核心的牵引变流器功率模块安全运行问题的研究既重要而又有巨大的实际效益。功率模块是控制IGBT开关器件安全开关以及导热、主电路连接的核核心部件，是针对IGBT器件应用最关键的部件，其功率是否正常将直接影响机车运行，如果功率模块发生故障，机车将失去部分动力，情况严重的会造成机破等严重事故。而例如现有的型号为HXD3B的铁路机车的牵引变流器功率模块在使用过程中由于过电压和过电流容易引起IGBT元件故障。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种大功率IGBT双逆变模块，解决了现有的牵引变流器功率模块在使用过程中由于过电压和过电流容易引起IGBT元件故障的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种大功率IGBT双逆变模块，包括通过低感母排依次相连的充电电阻、支撑电容和十二个IGBT元件，十二个IGBT元件两两为一组串联后再并联于支撑电容两端，每个IGBT元件均连接有一个IGBT驱动板，每三组IGBT元件分别对应连接于一相输出、且其中两组IGBT元件与所在相输出端子之间连接有一个电流传感器，通过IGBT驱动板将外部系统的光纤控制信号转换后控制其对应的IGBT元件的开通和关断，使用电流传感器对输出电流进行检测并将电流信息反馈给外部系统，IGBT驱动板还用于将故障信息反馈给外部系统。

本实用新型的特点还在于，

还包括T型散热器，支撑电容采用垫片母排一体式结构，并使用内螺纹式端子与低感母排相连，支撑电容采用侧面固定方式安装在固定架上，固定架与支撑电容安装在T型散热器上，十二个IGBT元件及对应的十二个IGBT驱动板均安装于T型散热器上。

低感母排为复合式母排结构，其具有两层母排并采用铜排外包PET绝缘膜，然后通过硅橡胶泡棉黏贴。

电流传感器的型号为LTC1000-SF/SP10。

IGBT驱动板包括相连的主驱动板和门极附板，主驱动板驱动对应的IGBT元件(3)开通或关断，门极附板与IGBT元件相连且安装在IGBT元件上，门极附板由TVS管和多个反向串联在一起的二极管相连组成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块解决了现有的牵引变流器功率模块在使用过程中由于过电压和过电流容易引起IGBT元件故障的问题。本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块实现机车牵引变流模块的逆变模块各项功能，自主设计的驱动器抗干扰能力强且具有过电压和过电流保护，其与电容及母排配合，选用新型的4500V/1200A的IGBT元件，载流能力提升、耐过流能力和抗电流冲击能力强，配备电流传感器对模块输出电流进行检测。

附图说明

图1是本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块的结构爆炸示意图；

图2是本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块的电路结构图。

图中，1.支撑电容，2.低感母排，3.IGBT元件，4.T型散热器，5.充电电阻，6.电流传感器，7.IGBT驱动板，8.外盖板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供的一种大功率IGBT双逆变模块的结构如图1和图2所示，包括通过低感母排2依次相连的充电电阻5、支撑电容1、12个IGBT元件3及其对应的12个IGBT驱动板7、1个T型散热器4、4个电流传感器6和1个外盖板8。本实用新型的大功率IGBT双逆变模块通过IGBT驱动板7将外部系统的光纤控制信号转换后控制IGBT元件的开通和关断，使用电流传感器6对模块输出电流进行检测并通过DB9连接器将电流信息反馈给外部系统，将IGBT驱动板7和IGBT元件3的运行状态通过光纤反馈给外部系统。

本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块的各个组件具有以下特性：

支撑电容1：支撑电容端子采用垫片母排一体式，使用内螺纹式端子与低感母排2连接，增加同低感母排接触面积，降低电流密度；采用侧面固定方式安装在固定架上，将固定架与支撑电容1安装在T型散热器。

低感母排：采用复合式母排设计，2层母排采用T2铜排外包PET绝缘膜，使用硅橡胶泡棉黏贴在一起，进一步减小杂散电感，降低过电压对IGBT元件3的冲击。低感母排与12个IGBT元件3、1个支撑电容1、1个充电电阻5连接，给支撑电容1充电同时为IGBT元件3提供电源。

IGBT元件3：采用进口的4500V，1200A的大功率英飞凌IGBT元件，解决原来机车900A的IGBT应用过满，提升功率模块的输出能力和抗电流冲击能力。12个IGBT元件如图2所示两两组成6个桥臂，安装在T型散热器4上。

T型散热器4：对外冷却液接口采用快速接头，实现快速拔插，更换模块时不用排出冷却液，节约时间；预留12个IGBT元件3和IGBT驱动板7的安装孔，可同时安装12个IGBT元件和IGBT驱动板；同时还具有HARTING 09140083001连接器和导引槽安装孔。

电流传感器6：采用莱姆的LTC1000-SF/SP10型电流传感器，使用DB9连接器与外部系统连接。

IGBT驱动板7：包括主驱动板和门极附板，主驱动板通过导线与门极附板连接，门极附板直接安装在IGBT元件3上，主驱动板与IGBT元件3的主端子相连，门极附板与辅助端子的C端子相连，且门极附板由一个TVS管和多个反向串联的二极管相连组成。IGBT驱动板7也可以同时驱动两个IGBT元件3，通过程序预设算法，设置IGBT元件过电压门限、过电流门限及并联的两个IGBT元件开关时间等。当IGBT元件3出现过电压或过电流时，智能驱动自动关断IGBT元件3并点亮红色故障指示灯，可以通过光纤接受器HFBR-2522ETZ和光纤发送器HFBR-1528Z将故障状态反馈给外部系统。

本实用新型的一种大功率IGBT双逆变模块的工作过程如下：首先通过接入的DC+和DC-为支撑电容1充电以及为IGBT元件3供电，两个IGBT元件3两两串联后作为一组，每三组IGBT元件分别对应连接三相的输出，如图2所示，有三组IGBT元件分别对应连接U1、V1、W1端，另外三组IGBT元件分别对应连接于U2、V2、W2端，且其中各有两组接线上串联有一个电流传感器6，电流传感器6对输出电流进行检测并通过DB9连接器将电流信息反馈给外部系统，由于通过两个电流传感器6可以算出第三相输出电流，因此本申请并未对第三相也接入电流传感器，IGBT驱动板7的主驱动板用于驱动IGBT元件3动作，但是当IGBT元件所承受电压超过预设值时，辅助端子C接线端的门极附板检测到异常，然后将信号传输给主驱动板，主驱动板停止驱动IGBT元件3动作从而实现过压保护，同时主驱动板将过压信息传输给外部系统。