多模块并联输出均流变流器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变流器电路技术领域，特别是指一种多模块并联输出均流变流器。
【背景技术】
[0002] 随着市场对大功率电力电子装置的需求不断增加，单支路器件的功率输出，逐渐 无法满足工业对大功率的需求。通常，采用多个电力电子器件（如IGBT)并联的方式，来构 成更高电流密度的功率模块，来提高电力电子装置的功率等级。但在多器件并联中，输出均 流问题一直是个技术难题，阻碍了变流器向更高功率等级发展的步伐。
[0003] 以下为几种现有的均流方法：
[0004] 1)将整个变流输出的均流装置全部封装在同一块铜板上，通过对称设计、相同尺 寸和相同阻抗，实现多条支路的均流；但由于全部均流装置都集中在一块铜板上，设备体积 不容易提升，只能提高功率密度，却不能满足工业对大功率变流器的需求；
[0005] 2)通过在输出端，串入相互交叉的限流环来抑制电流不平衡，从而达到输出端静 态均流的目的；通过加入电流环来抑制不平衡电流，但是电流环的加入无疑增加了设备成 本，也增加了故障可能性。
[0006] 为满足工业领域大功率的需求，若单纯的改进电力电子元器件的性能，完全跟不 上工业领域对功率的需求。同时，单纯从提高功率输出的角度来讲，可通过提高逆变模块的 输出电压、电流，来满足大功率的要求。但是，变流器负载的额定电压大多已经成为行业标 准，而且负载设备也不可能无限制的提高电压值，否则将极大的危害人身安全，因此提高逆 变模块输出电流，成为最有前景的研宄方向。
[0007] 近年来，随着来各大厂家、科研院所对多模块并联研宄的深入，并联模块输出均流 问题显得日益棘手。不平衡电流的存在，将对IGBT器件产生很大的过电流冲击，加快IGBT 器件的损坏速率，也因此降低了变流器的性能，增加了设备的维护成本。均流问题得不到良 好的解决，变流器多模块并联的批量生产几乎不可能实现，所谓的理论研宄也会变得毫无 实际价值。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明从生产厂家的角度出发，反复对变流器进行技术设计与方案优 化，结合公司合理资源，对变流器模型进行仿真研宄与样机开发，其目的在于提出一种技术 难度小、投入成本低、均流效果好的多模块并联输出均流变流器，不但完美的解决了并联输 出的均流问题，也降低了变流器的生产成本与工艺难度，使大功率变流器的量产成为可能。
[0009] 基于上述目的，本发明提出的多模块并联输出均流变流器，包括依次设置的整流 模块、第一逆变模块、第二逆变模块；
[0010] 所述第一逆变模块包括并联的四条支路，分别为第一支路、第二支路、第三支路、 第四支路，每条支路由串联的两个IGBT组成；所述第二逆变模块也包括并联的四条支路， 分别为第五支路、第六支路、第七支路、第八支路，每条支路也由串联的两个IGBT组成；
[0011] 所述变流器的输入为三相交流电，经整流模块后变成直流电，作为第一逆变模块 和第二逆变模块的输入；第一逆变模块的四条支路和第二逆变模块的四条支路均并联在直 流侧的正母排和负母排之间；
[0012] 其中，第一支路的两个串联IGBT间的中点和第二支路的两个串联IGBT间的中点 并联后输出，作为牵引电机的U相输入；第三支路的两个串联IGBT间的中点和第四支路的 两个串联IGBT间的中点并联后输出，作为牵引电机的V相输入；第五支路的两个串联IGBT 间的中点和第六支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，作为牵引电机的W相输入；第 七支路的两个串联IGBT间的中点和第八支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，接到 制动电阻的一端，制动电阻另一端与直流负母排连接，共同构成斩波回路；
[0013] 第一逆变模块和第二逆变模块的输出信号，用于给牵引电机供电，驱动牵引电机 运转；当牵引电机停止运行时，制动电阻开始工作，消耗变流器直流侧的正母排和负母排上 的电压，保证人身安全。
[0014] 在一些实施方式中，连接牵引电机U相的第一支路和第二支路集成在第一逆变模 块中，连接牵引电机V相的第三支路和第四支路也集成在第一逆变模块中；连接牵引电机W 相的第五支路和第六支路集成在第二逆变模块中；制动电阻斩波回路的第七支路和第八支 路集成在第二逆变模块中；第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、 第七支路、第八支路中的每个IGBT均分别经脉冲分配板连接主控板，主控板接收变流器实 际工况的逻辑信号，然后计算出脉冲波，通过光纤将该信号传给脉冲分配板，对该脉冲波进 行分配，通过光纤分别传给第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、 第七支路、第八支路中的每个IGBT，从而单独控制各IGBT的开通与关断。
[0015] 在一些实施方式中，第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支 路、第七支路、第八支路中分别串联有第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、 第四电流传感器、第五电流传感器、第六电流传感器、第七电流传感器、第八电流传感器，用 于分别检测每条输出支路的电流，确保并联支路输出电流在允许范围内一致，该八个电流 传感器分别连接主控板，当并联支路输出电流超出允许范围，主控板将报出不平衡电流故 障。
[0016] 在一些实施方式中，所述第一支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且 以与第二支路汇合的交点为终点的第一电缆，与所述第二支路中以两个串联的IGBT之间 的中点为起点并且以与第一支路汇合的交点为终点的第二电缆的长度相等；
[0017] 和 / 或，
[0018] 所述第三支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以与第四支路汇合的 交点为终点的第三电缆，与所述第四支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以 与第三支路汇合的交点为终点的第四电缆的长度相等；
[0019] 和 / 或，
[0020] 所述第五支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以与第六支路汇合的 交点为终点的第五电缆，与所述第六支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以 与第五支路汇合的交点为终点的第六电缆的长度相等；
[0021] 和 / 或，
[0022] 所述第七支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以与第八支路汇合的 交点为终点的第七电缆，与所述第八支路中以两个串联的IGBT之间的中点为起点并且以 与第七支路汇合的交点为终点的第八电缆的长度相等。
[0023] 在一些实施方式中，所述第一电缆、第二电缆、第三电缆、第四电缆、第五电缆、第 六电缆、第七电缆、第八电缆的截面积均不小于95mm2,且每根电缆长度不小于1. 5m。
[0024] 从上面所述可以看出，本发明提供的多模块并联输出均流变流器，通过对变流器 主电路拓扑结构的设计、逆变模块内部结构的改进，逆变模块输出电缆的甄选与测试，最终 提出一种均流效果良好，满足市场需求，且能批量生产的变流器输出均流的解决方案。该多 模块并联输出均流变流器，将变流器并联模块的输出支路，整合在同一个逆变模块内，保证 了并联输出支路的IGBT器件，由同一块主控板、同一块脉冲分配板控制开通和关断，从而 确保了IGBT器件开通关断的同时性；在变流器技术方案设计时，为了抑制并联输出的不平 衡电流，将变流器的并联输出支路，用等长的电缆引出，接到负载上，这样，就确保了并联输 出的两条支路电缆电感量一致，抑制不平衡电流能力相当；为保证输出电缆的电感量能够 有效的抑制不平衡电流，设计时对输出电缆进行了计算和甄选，要求并联输出的电缆截面 积不小于95mm2,且每根电缆长度不小于1. 5m。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明提供的多模块并联输出均流变流器实施例的原理示意图；
[0026] 图2为本发明提供的多模块并联输出均流变流器实