Igbt功率单元及具有该igbt功率单元的变流器的制造方法_2

文档序号:8415014阅读:来源:国知局
6是处于IGBT功率单元10中的右侧,而交流接口铜排17是处 于IGBT功率单元10中的左侧,从而又可方便地与变流器上的相应接口连接。因此,无论变 流器的交流接口与直流接口是左右布置还是相反布置,都能通过将IGBT功率单元10绕其 正面法向旋转180度来适应。
[0024] 其中,IGBT模块12是变流模块,用于按需将直流电逆变成交流电或者反之将交流 电整流成直流电,本实施例的IGBT功率单元10包括有8个IGBT模块12,该8个IGBT模块 12排成两排,均匀地平铺在散热器模块11上以通过散热器模块11进行散热。
[0025] 叠层母排13平铺在IGBT模块12上,直流支撑电容14安装于叠层母排13之上, 叠层母排13和直流支撑电容14均为低电感元件,可以有效降低回路的杂散电感,充分抑制 尖峰电压,使IGBT模块12运行在可靠的工作范围内。
[0026] 直流支撑电容14的上下两侧设有多块IGBT驱动板18以对应地驱动多个IGBT模 块12。在本实施例中,8个IGBT模块12的每两个IGBT模块12为一组,每组需要一个驱动 信号,因而设置有四块IGBT驱动板18以分别驱动四组IGBT模块12。在本具体实施例中, 所述直流支撑电容14的上、下每一侧均设置有两块IGBT驱动板18以对应于8个IGBT模 块12设置为两排的布局。基于该结构的设计,可方便IGBT模块12与IGBT驱动板18的连 接,缩短IGBT驱动板18与IGBT模块12之间的连接线,有效降低线路电感,提高抗干扰能 力,而且简化IGBT功率单元10的结构。
[0027] 控制盒15内设有分配板、电源板及控制板,其中,所述分配板主要用于将控制板 给出的电驱动信号转变为适合IGBT模块12的光纤驱动信号并发送给IGBT驱动板18,所述 电源板主要用于为所述控制板及IGBT驱动板18提供电源。控制盒15位于整个IGBT功率 单元10的最前侧,可便于观察和调试。
[0028] 在某些实施例,例如本实施例中,所述叠层母排13包括主体部13a及从该主体部 13a的左端向前侧弯折延伸出来而形成的中间段13b,所述主体部13a和中间段13b均为双 层铜排结构(包括正、负极铜排),所述主体部13a平铺于所述IGBT模块12和所述直流支 撑电容14之间,且与所述IGBT模块12电性连接,所述中间段13b位于直流支撑电容14的 左侧且与所述直流支撑电容14电性连接,具体地,直流支撑电容14的内部包括两个并联的 电容,每个电容的正负极均通过螺杆引出来并分别连接至中间段13b的正负极铜排,该中 间段13b的正、负极铜排的前端向左侧弯折延伸出来而形成两所述直流接口铜排16 (正负、 极铜排各延伸出一个直流接口铜排16),两所述直流接口铜排16大体上相对于所述IGBT 功率单元10的横向中心线X上下对称分布,而且,从所述IGBT功率单元10的前面看过去 时,直流接口铜排16不被其它部件所遮挡,其位于整个IGBT功率单元10中相对靠前的位 置。基于上述结构设计,即便在变流器内部空间受限的情况下,也可很容易将IGBT功率单 元10的直流接口铜排16与变流器中的相应接口对接,方便产品的组装且有利于提高产品 结构的紧凑性。
[0029] 在某些实施例,例如本实施例中,所述每个交流接口铜排17包括后端部171、从该 后端部171的左端向前侧弯折延伸出来的中间端部172、及从该中间端部172的前端向右侧 弯折延伸出来的前端部173。其中,每个所述交流接口铜排17的后端部171均通过一交流 引出铜排17a与所述IGBT模块12相连,从而四个交流接口铜排17分别通过四个交流引出 铜排17a与四组IGBT模块12 -一对应地进行电性连接。具体地,在本实施例中,四个交流 接口铜排17中的其中三个为三相交流输入/输出接口铜排,一个为斩波限流铜排,该斩波 限流铜排用于连接变流器中的制动电阻,当变流器处于电气制动或中间回路电压过高时, 可将多余的电能转化为制动电阻上的热能以消耗掉。四个交流接口铜排17大体上相对于 所述IGBT功率单元10的横向中心线X上下对称分布,基于上述结构设计,从所述IGBT功 率单元10的前面看过去时,交流接口铜排17的前端部173不被其它部件所遮挡,而且其位 于整个IGBT功率单元10中相对靠前的位置。因此,即便在变流器内部空间受限的情况下, 也可很容易将IGBT功率单元10的交流接口铜排17与变流器中的相应接口对接,方便产品 的组装且有利于提高产品结构的紧凑性。在某些实施例,例如本实施例中,所述交流接口铜 排17的后端部171和前端部173相互平行且垂直于中间端部172而呈" C "形。
[0030] 在某些实施例,例如本实施例中,所述IGBT功率单元10还包括多个传感器模块 19,所述多个传感器模块19设置于所述直流支撑电容14的右侧且其位于整个IGBT功率单 元10中相对靠前的位置,传感器模块19穿设于需要检测该相电流的交流接口铜排17的前 端部173上。在本实施例中,由于3个三相交流输入/输出接口铜排所在相的电流均需要 检测,因此设置的传感器模块19的数量为三个,四个交流接口铜排17的其中三个分别贯穿 三个所述传感器模块19。基于上述结构设计,本实施例的IGBT功率单元10具有如下优点: 由于整合有传感器模块19,其集成度更高;传感器模块19位于整个IGBT功率单元10的前 面且靠前位置,方便其二次引线的连接,且易于检修更换;交流接口铜排17贯穿所述传感 器模块19,结构紧凑。
[0031] 需要说明的是,本发明中所提及的左、右及上、下的限定是以直流支撑电容14及 图1中箭头所示的前、后方位作为参照的一种相对位置关系的描述,并非是一种具体位置 的限制。
[0032] 同时,本发明还提供一种变流器,可适用于轨道交通机车车辆中,其包括箱体30、 IGBT功率单元10及其它电路模块(图未示),其中,参照图5至图7, IGBT功率单元10通 过一固定装置20固定安装在箱体30内。需要说明的是,本发明的变流器的设计要点在于 IGBT功率单元10的结构,变流器的其它电路模块为本领域技术人员所熟知,在此不再赘 述。
[0033] 在某些实施例,例如本实施例中,所述固定装置20包括有固定座21、弹性胶圈22、 螺栓23及与螺栓23配套的螺母24,其中固定座21预先固定于所述IGBT功率单元10上, 优选地,所述固定座21被预先固定于所述IGBT功率单元10的散热器模块11上。具体地, 所述固定座21的内部设有一台阶孔25,该台阶孔25包括第一通孔251及与该第一通孔251 连通的第二通孔252,其中第二通孔252的孔径大于第一通孔251的孔径,所述螺栓23的螺 帽232的外径大于所述第一通孔251的内径,所述弹性胶圈22置于所述第二通孔252内且 所述弹性胶圈22的内径略小于所述螺杆231的外径。所述螺栓23的螺杆231依次贯穿所 述台阶孔25的第一通孔251和第二通孔252,所述所述弹性胶圈22套于所述螺杆231上 而与所述螺杆231过盈配合以防止所述螺栓23从所述固定座21上脱落。将所述IGBT功 率单元10固定于变流器箱体30上时,向变流器箱体30方向推动螺栓23,使其穿过箱体30 并与所述螺母24螺合。优选地,所述螺母24可以预先固定于所述箱体30上用于安装IGBT 功率单元10的位置。
[0034] 在某些实施例,例如本实施例中,所述固定座21上对角线的两个角落处分别形成 有凹陷区211a和211b,每个所述凹陷区211a(211b)内对应地设置一紧固件212a(212b)例 如螺栓或螺钉。所述固定座21通过两紧固件212a和212b固定在所述散热器模块11上。 在本发明的其它实施例中,所述固定座21也可通过胶接、焊接或铆接等方式预先固定在所 述散热器模块11上。
[0035] 在某些实施例,例如本实施例中,所述
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