一种大功率电源功率变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及功率变换器，尤其涉及基于IGBT器件的大功率变换器，实现大电流DC/DC变换，属于电力电子技术，电气传动领域，具体地说是一种大功率电源功率变换器。
【背景技术】
[0002]最近十几年来，科研用大型加速器蓬勃发展，由此发展而来的高速离子束治疗癌症技术也已成功应用于临床，大型加速器技术实现民用；此类加速器需要大量高精度，高可靠性，大容量电源，且此类电源皆为非标设备，输出电流从几十安培至几千安培不定，输出电压从I伏特至几千伏特不定，需要量身定做；非标设备的一个显著特点就是设计、生产周期长，成本高；电源功率变换部分是电源的核心，将其标准化可以大大降低设计难度，缩短制造周期，并且可以保证质量，提高可靠性。
【发明内容】
[0003]本实用新型提出一种大功率电源功率变换器，通过模块的不同组合，实现多种托卜结构，还能够实现输出大电流低电压、小电流高电压、大电流高电压；以及直流、交流电的输出。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所述的一种大功率电源功率变换器，包括叠层母排
(1)、IGBT(2)、输出母排(3)、驱动电路(4)、光电转换电路(5)、RCD电路(6)、水冷板(7)、储能电容(8)，其特征在于:叠层母排(I)连接外部整流电源，负责能量接收并传递给IGBT
(2)，储能电容(8)就安装在叠层母排(I)上；输出母排(3)连接在IGBT(2)的输出端；驱动电路(4)和光电转换电路(5)为变换器的控制部分，控制IGBT (2)的开通与关断，IGBT(2)安装于水冷板(7)上，驱动电路(4)焊接在IGBT (2)上。
[0005]所述叠层母排(I)由叠层母排固定件(12)固定于模块上支架(16)上，叠层母排(O由叠层母排负(13)、叠层母排正(14)、正负叠层母排绝缘件(15)组成，叠层母排(I)连接外部直流电源，负责能量接收并传递给IGBT (2)，储能电容(8)就安装在叠层母排(I)上，起到储存能量、抑制输入电压波动的作用；输出母排(3)连接在IGBT (2)的输出端，负责把能量送出变换器，其为整个变换器的终端。
[0006]所述驱动电路(4)和光电转换电路(5)为变换器的控制部分，光电转换电路(5)负责将控制器发出的光脉冲信号转换成电脉冲信号，此电信号送入驱动电路(4)，驱动电路(4)将光电转换电路(5)送入的电压信号转换成有5A-32A带载能力的电脉冲以控制IGBT
(2)的开通与关断。
[0007]所述RCD电路(6)由电阻R、电容C和二极管D构成；所述R、D安装在水冷散热器
(7)上，C安装在RCD电路板(17)上，RCD电路板(17)压接在RCD元件(20)上，用于吸收IGBT (2)工作时产生的电压尖峰；IGBT (2)安装在水冷散热器(7)上以散热，水冷散热器
(7)上还设置有模块过热保护元件(21)，以保证IGBT (2)正常散热。IGBT (2)为整个变换器的核心器件，其他元器件和电路都是为IGBT (2)的工作提供帮助。
[0008]所述叠层母排(I)上共连接有9只450V6800uF电解电容(9 );驱动电路(4 )和光电转换电路(5)，将控制器发来的驱动信号从光信号转换为电信号送入IGBT驱动板(18)进而控制IGBT (2)的开通和关断，模块以何种模式工作由此驱动信号决定。
[0009]所述输出母排(3)为功率输出部分，用于buck为一根母排。
[0010]所述输出母排(3)为功率输出部分，用于双buck和H桥时为两根母排，分别为输出母排+ (23)和输出母排-(24)。
[0011]所述IGBT (2)通过光纤把控制器信号送至光电转换板(19)，光电转换板上(19)有20针插座，通过20针扁平电缆把驱动脉冲送至IGBT驱动板(18)以驱动IGBT(2)工作。
[0012]所述输出母排(3)的连接件上设置有输出磁环组(22)。
[0013]实现功能一说明:
[0014]1.双buck模式:一个模块就能够以双buck模式工作，最大输出DC600A400V ;如需输出更大电压输出时，将2个或更多模块串联，实现更高电压输出；如果需要更大电流输出，将2个IGBT并联使用，这样一个功率模块只作为一个桥臂，增加一个同样的功率模块作为另一个桥臂，实现DC1000A输出；
[0015]2.H桥模式:一个功率模块就是一个完整H桥，实现单相220V交流输出；给每相桥臂串联更多的功率模块，再组成三相逆变电路，实现更高三相交流电压输出；
[0016]3.H桥模式改为buck模式:只保留I个IGBT，输出母排更换为对应输出母排即可；
[0017]4.工作原理介绍:外部直流电源通过叠层母排接入功率模块，电解电容对输入电源储能和滤波，IGBT将叠层母排送来的能量通过PWM的方式输出至输出母排，再送至负载；电源控制系统对于不同的托卜结构发出相应的控制信号，该信号用光纤送至光电转换电路，光电转换电路再以电信号的方式送到IGBT驱动电路，驱动电路控制IGBT开通与关断，从而将控制系统的意图转换为符合使用要求的大功率输出。
[0018]实现功能二说明:
[0019]1.buck:单个功率模块可是输出DC600A，当需要大电流时，用管并的方式，水冷散热器有2只IGBT安装位置，即在水冷散热器增加一只IGBT和相应RCD电路即可实现，此时将2个IGBT模块当作一个IGBT模块来看待，容量更大，最大可输出DC1000A ；
[0020]2.当需更大电流时，把管并的功率模块多个并联，实现更大电流输出；
[0021 ] 3.buck模式转为H桥模式:在水冷散热器增加I只IGBT及其驱动板，RCD吸收电路，配上相应输出母排即可。
[0022]本实用新型所述的一种大功率电源功率变换器，其有益效果在于:将非标电源功率变换器部分标准化，降低了非标电源设计、生产难度，提高了效率和可靠性，将多模块组合实现大电流低电压、小电流高电压、大电流高电压输出；能够实现直流、交流输出；此设计大大节约了电源生产时间和生产成本，创造了可观的经济效益，能够广泛应用于如:加速器电源，电镀电源以及冶金电源等。
【附图说明】
[0023]为了清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的其中一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型两个IGBT完整功率模块示意图；
[0025]图中:1-叠层母排、2-1GBT、3-输出母排、4-驱动电路、5-光电转换电路、6-RCD电路、7-水冷散热器、8-储能电容；
[0026]图2为电解电容装在模块内部示意图；
[0027]图中:9-电解电容、10-输出母排固定件、11-模块下支架；
[0028]图3为叠层母排安装在模块支架上示意图；
[0029]图中:12_叠层母排固定件、13-叠层母排负、14-叠层母排正、15-正负叠层母排绝缘件、16-模块上支架；
[0030]图4为IGBT及驱动电路、水冷散热器、RCD电路安装示意图；
[0031]图中:17-RCD电路板、18-1GBT驱动板、19-光电转换板、20-RCD元件、21-模块过热保护元件；
[0032]图5为buck输出母排示意图；
[0033]图中:22_输出磁环组；
[0034]图6为H桥输出母排示意图；
[0035]图中:23_输出母排+、24_输出母排-;
[0036]图7为本实用新型单个IGBT完整功率模块示意图。
【具体实施方式】