降壓斬波功率單元及列車(chē)輔助變流器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種降壓斬波功率單元及列車(chē)輔助變流器。其中，所述降壓斬波功率單元，包括：由底至頂層疊設(shè)置的絕緣柵雙極型晶體管、配置板、復(fù)合母排及驅(qū)動(dòng)電路板組件。所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管連接。所述復(fù)合母排的兩連接端分別與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極連接。所述驅(qū)動(dòng)電路板組件通過(guò)支架設(shè)置在所述復(fù)合母排的上方，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件與所述絕緣柵雙極型晶體管連接。本發(fā)明采用層疊式結(jié)構(gòu)，方便檢修和維護(hù)，采用復(fù)合母排代替現(xiàn)有技術(shù)中的普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)連接，可有效地解決普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)的雜散電感大，易造成功率器件關(guān)斷時(shí)引起很高的尖峰電壓，功率器件容易損壞，電路可靠性差等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】降壓斬波功率單元及列車(chē)輔助變流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變流器技術(shù)，尤其涉及一種降壓斬波功率單元及列車(chē)輔助變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]列車(chē)輔助變流器為整個(gè)列車(chē)的輔助系統(tǒng)提供電源，列車(chē)輔助變流器供電電源的品質(zhì)直接決定輔助變流器的性能，甚至影響整個(gè)列車(chē)的輸出特性。如圖1所示，所述列車(chē)輔助變流器包括:降壓斬波功率單元11、過(guò)壓抑制功率單元12和三相逆變功率單元13。列車(chē)的四象限整流器10向降壓斬波功率單元提供中間回路電壓，所述降壓斬波功率單元11將接收到的中間回路電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓等級(jí)的直流電，并將轉(zhuǎn)換后的直流電經(jīng)由過(guò)壓抑制功率單元12輸出至三相逆變功率單元13。所述三相逆變功率單元13將直流電轉(zhuǎn)換為交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載14。其中，所述降壓斬波功率單元、過(guò)壓抑制功率單元以及三相逆變功率單元中的功率模塊，如絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor,以下簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)由所述輔助變流器控制單元輸出。
[0003]目前，降壓斬波功率單元的各部件之間采用普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)連接?？紤]到部件間的耐壓及爬電距離，現(xiàn)有降壓斬波功率單元中各部件間的間隙設(shè)置的較大，致使整個(gè)降壓斬波功率單元的體積較大、重量大，致使列車(chē)輔助變流器占用空間較大，這與目前機(jī)車(chē)上部件輕量化、空間小型化的發(fā)展趨勢(shì)是背道而馳的。另外，現(xiàn)有降壓斬波功率單元的結(jié)構(gòu)，不利于維護(hù)與檢修，當(dāng)降壓斬波功率單元中部件，尤其是易出現(xiàn)故障的IGBT，需要維修或更換時(shí)，必須拆除降壓斬波功率單元的所有部件，維修或更換后再重新組裝，整個(gè)維修過(guò)程繁瑣且耗時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種降壓斬波功率單元及列車(chē)輔助變流器，以減小體積，方便檢修。
[0005]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種降壓斬波功率單元，包括:絕緣柵雙極型晶體管、配置板、復(fù)合母排及驅(qū)動(dòng)電路板組件；其中，
[0006]所述配置板設(shè)置在所述絕緣柵雙極型晶體管的上方，所述配置板的第一端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，所述配置板的第二端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接，所述配置板的第三端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極連接；
[0007]所述復(fù)合母排設(shè)置在所述配置板的上方，所述復(fù)合母排的兩連接端分別與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極連接；
[0008]所述驅(qū)動(dòng)電路板組件通過(guò)支架設(shè)置在所述復(fù)合母排的上方，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第一端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第二端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第三端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極連接。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種列車(chē)輔助變流器，包括:本發(fā)明實(shí)施例提供的所述降壓斬波功率單元。[0010]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將所述降壓斬波功率單元的各部件設(shè)置成層疊式結(jié)構(gòu)，檢修時(shí)只需拆卸上層部件的連接件，將上層部件旋轉(zhuǎn)或卸下即可將待檢修的部件或待更換的部件顯現(xiàn)出來(lái)，無(wú)需分別拆除所有部件，方便檢修和維護(hù)。另外，本發(fā)明實(shí)施例采用復(fù)合母排來(lái)代替現(xiàn)有技術(shù)中的普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)連接，可有效地解決普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)的雜散電感大，易造成功率器件關(guān)斷時(shí)引起很高的尖峰電壓，功率器件容易損壞，電路可靠性差等問(wèn)題，復(fù)合母排集成度高，雜散電感小，可簡(jiǎn)化電路連接，降低降壓斬波功率單元中各部件間的間隙設(shè)置，縮小降壓斬波功率單元的體積。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電力機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明提供的降壓斬波功率單元實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明提供的所述降壓斬波功率單元實(shí)施例一的電路原理示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明提供的所述降壓斬波功率單元中支架的左支架和右支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為對(duì)本發(fā)明提供的所述降壓斬波功率單元進(jìn)行檢修時(shí)卸下支架的橫向支架一側(cè)的螺栓后，橫向支架繞一側(cè)旋轉(zhuǎn)所呈的狀態(tài)圖；
[0016]圖6為本發(fā)明提供的所述降壓斬波功率單元中數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器的原理圖；
[0017]圖7為裝配降壓斬波功率單元中的散熱器和IGBT后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖8為在圖7的基礎(chǔ)上繼續(xù)在IGBT上安裝配置板后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖9為在圖8的基礎(chǔ)上繼續(xù)在散熱器上安裝絕緣底板后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖10為在圖9的基礎(chǔ)上繼續(xù)在絕緣底板上安裝左支架和右支架后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖11為在圖10的基礎(chǔ)上繼續(xù)在配置板上方安裝復(fù)合母排，并將復(fù)合母排與IGBT和二極管連接后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖12為在圖11的基礎(chǔ)上繼續(xù)安裝與所述復(fù)合母排連接的濾波電容后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖13為在圖12的基礎(chǔ)上繼續(xù)在左支架和右支架上安裝驅(qū)動(dòng)電路板組件后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖14為在圖13的基礎(chǔ)上繼續(xù)在驅(qū)動(dòng)電路板組件安裝頂板后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖15為本發(fā)明提供的列車(chē)輔助變流器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖2所示，本發(fā)明提供的降壓斬波功率單元實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述降壓斬波功率單元實(shí)施例一的電路原理示意圖。如圖2和圖3所示，所述降壓斬波功率單元包括:IGBT1、配置板2、復(fù)合母排3及驅(qū)動(dòng)電路板組件4。其中，如圖2所示，所述配置板2設(shè)置在所述IGBTl的上方。如圖3所示，所述配置板2的第一端口與所述IGBT2的集電極C連接，所述配置板I的第二端口與所述IGBT2的發(fā)射極E連接，所述配置板I的第三端口與所述IGBT2的門(mén)極G連接。如圖2所示，所述復(fù)合母排3設(shè)置在所述配置板2的上方，具體地，如圖3所示，所述復(fù)合母排3的兩連接端分別與所述IGBT的集電極和發(fā)射極連接。所述復(fù)合母排3的第一連接端301與所述IGBTl的集電極C連接，所述復(fù)合母排3的第二連接端302與所述IGBTl的發(fā)射極E連接。如圖2所示，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件4通過(guò)支架5設(shè)置在所述復(fù)合母排3的上方。具體地，如圖3所示，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件4的第一端口 401通過(guò)所述配置板2與所述IGBTl的集電極C連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件4的第二端口 402通過(guò)所述配置板2與所述IGBTl的發(fā)射極E連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件4的第三端口 403通過(guò)所述配置板2與所述IGBTl的門(mén)極G連接。
[0027]本施例通過(guò)將所述降壓斬波功率單元的各部件設(shè)置成層疊式結(jié)構(gòu)，檢修時(shí)只需拆除上層部件的連接件，將上層部件旋轉(zhuǎn)或卸下即可將待檢修的部件或待更換的部件顯現(xiàn)出來(lái)，無(wú)需分別拆除所有部件，方便檢修和維護(hù)。另外，本實(shí)施例采用復(fù)合母排來(lái)代替現(xiàn)有技術(shù)中的普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)連接，可有效地解決普通銅排或?qū)Ь€(xiàn)的雜散電感大，易造成功率器件關(guān)斷時(shí)引起很高的尖峰電壓，功率器件容易損壞，電路可靠性差等問(wèn)題，復(fù)合母排集成度高，雜散電感小，可簡(jiǎn)化電路連接，降低降壓斬波功率單元中各部件間的間隙設(shè)置，縮小了降壓斬波功率單元的體積。
[0028]其中，上述實(shí)施例中，所述的支架5，如圖2所示，包括左右兩個(gè)垂直于所述復(fù)合母排所在平面的支架501和502，所述的兩個(gè)支架的頂端設(shè)置有用于安裝所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的，平行于所述復(fù)合母排3的橫向支架503。所述橫向支架503的一側(cè)通過(guò)螺栓504與左側(cè)支架501連接，所述橫向支架503的另一側(cè)通過(guò)銷(xiāo)軸505與右側(cè)支架502連接?；蛘撸鰴M向支架的一側(cè)通過(guò)螺栓與右側(cè)支架連接，所述橫向支架的另一側(cè)通過(guò)銷(xiāo)軸與左側(cè)支架連接(圖中未示出)。具體地，如圖4所示，所述支架5的左側(cè)支架501上設(shè)有用于連接所述橫向支架的螺栓孔506，所述右側(cè)支架502上設(shè)有銷(xiāo)軸505，采用該結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作人員需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電路板組件下方的部件進(jìn)行檢修或維護(hù)時(shí)，只需將所述橫向支架的一側(cè)螺栓504(如圖2所示)卸下，將所述橫向支架503繞所述銷(xiāo)軸的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，即可將驅(qū)動(dòng)電路板組件4下方的部件呈現(xiàn)出來(lái)，如圖5所示，便于工作人員檢修和維護(hù)。
[0029]進(jìn)一步地,如圖3所示,上述實(shí)施例中所述的驅(qū)動(dòng)電路板組件4包括:設(shè)置在電路安裝板上的信號(hào)轉(zhuǎn)換器42和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器41，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器42和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器41通過(guò)光纖連接，所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器41通過(guò)同軸電纜與所述配置板2連接。其中，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器用于將輔助變流器控制單元輸出的脈沖控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以將所述轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器，以及將所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以將所述轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)發(fā)送至所述輔助變流器控制單元。本實(shí)施例由于所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器42和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器41安裝在同一電路安裝板上，且無(wú)需頻繁的進(jìn)行安裝可拆卸，因此，可采用干擾小，信號(hào)損益低、重量輕的光纖進(jìn)行連接；另外，采用光纖還能保證輸入至所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器41的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的正確性和時(shí)間性。而所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器與所述配置板設(shè)置在不同層，因此，為了方便安裝，維修時(shí)便于拆卸，數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器與所述配置板之間采用同軸電纜進(jìn)行連接。同軸電纜的維護(hù)成本低，安裝簡(jiǎn)單，且易擴(kuò)充。或者，所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器和IGBT的門(mén)極、發(fā)射極之間的信號(hào)傳輸，采用同軸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器和IGBT的集電極之間采用高壓電纜，并在各個(gè)信號(hào)傳輸線(xiàn)上套有高壓絕緣套管，這樣即減小了干擾又便于保護(hù)信號(hào)傳輸線(xiàn)，同時(shí)又使整個(gè)功率單元的布線(xiàn)美觀。
[0030]其中，所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器，如圖6所示，包括:數(shù)字可編程控制處理器411、驅(qū)動(dòng)放大模塊413、兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊414、四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊412、編程接口模塊415以及電源監(jiān)控模塊416。具體地，所述數(shù)字可編程控制處理器411分別與所述驅(qū)動(dòng)放大模塊413、兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊414、四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊412、所述編程接口模塊415和所述電源監(jiān)控模塊416連接。所述驅(qū)動(dòng)放大模塊413通過(guò)所述配置板2與所述IGBT的門(mén)極連接。所述兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊414通過(guò)所述配置板與所述IGBT的發(fā)射極連接。所述四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊412通過(guò)所述配置板與所述IGBT的集電極連接。具體地，所述編程接口模塊可為工作人員提供軟件編程輸入接口。工作人員可針對(duì)不同的廠家的IGBT功率器件、不同的保護(hù)條件通過(guò)所述編程接口模塊向數(shù)字可編程控制處理器寫(xiě)入相應(yīng)的軟件程序，以修改或更新數(shù)字可編程控制處理器中已存儲(chǔ)的控制程序。所述電源監(jiān)控單元用于對(duì)提供給所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器的電源進(jìn)行欠壓和過(guò)壓監(jiān)控，以在監(jiān)測(cè)異常生成監(jiān)測(cè)信號(hào)，并將該監(jiān)測(cè)信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)字可編程控制處理器，以使所述數(shù)字可編程控制處理器根據(jù)所述監(jiān)測(cè)信號(hào)，生成相應(yīng)的報(bào)警信息。所述兩級(jí)di/dt保護(hù)單元的作用是，根據(jù)IGBT功率器件在開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)電流的變化率，設(shè)置兩個(gè)等級(jí)的電流保護(hù)策略，以對(duì)IGBT功率器件進(jìn)行電流保護(hù)。所述四級(jí)dv/dt保護(hù)單元的作用是，根據(jù)IGBT功率器件在關(guān)斷時(shí)電壓的變化率，設(shè)置四級(jí)退飽和保護(hù)策略，以對(duì)IGBT功率器件進(jìn)行電壓保護(hù)。驅(qū)動(dòng)放大模塊單元的作用是，將從數(shù)字可編程控制處理器發(fā)出的小功率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行放大及隔離轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)IGBT功率器件的大功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行IGBT的通斷控制。
[0031]進(jìn)一步地,上述實(shí)施例中所述的驅(qū)動(dòng)電路板組件,還包括:狀態(tài)顯示模塊417。所述狀態(tài)顯示模塊417與所述數(shù)字可編程控制處理器411連接。所述數(shù)字可編程控制處理器根據(jù)接收自配置板反饋的IGBT的狀態(tài)信號(hào)，或者根據(jù)接收自電源監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)測(cè)信號(hào)，生成相應(yīng)的控制指令，例如，高低電平，以使所述狀態(tài)顯示模塊控制不同的故障狀態(tài)顯示燈亮暗，以便工作人員通過(guò)顯示燈的亮暗，方便、直觀的判斷出故障狀態(tài)。
[0032]所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器將通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收自輔助變流器控制單元發(fā)出的驅(qū)動(dòng)脈沖電平信號(hào)，進(jìn)行功率放大，變成能夠可靠驅(qū)動(dòng)IGBT的信號(hào)，保證IGBT地安全可靠工作。在IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷過(guò)程中，數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器起著至關(guān)重要的作用，即為IGBT提供適當(dāng)?shù)碾妷?15V和-15V，使IGBT可靠地開(kāi)通與關(guān)斷；為IGBT提供足夠大的瞬態(tài)功率和瞬態(tài)電流，使IGBT能迅速建立柵控電場(chǎng)而導(dǎo)通；且能最大程度化地減小輸入輸出延遲時(shí)間，保證信號(hào)傳輸?shù)耐叫裕蕴岣吖ぷ餍?；還能使控制回路和主回路之間的隔離電壓高達(dá)6000V，使脈沖信號(hào)電路和和柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣，同時(shí)避免了主回路中的強(qiáng)電干擾控制回路中的弱電信號(hào)，保證了 IGBT可靠通斷；所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器還具有靈敏的兩級(jí)di/dt電流保護(hù)和四級(jí)dv/dt退飽和保護(hù)，對(duì)IGBT進(jìn)行更詳細(xì)的通斷保護(hù)；具有完善的故障顯示系統(tǒng)，便于使用者直觀方便地識(shí)別故障現(xiàn)象。其中，如圖1所示，上述內(nèi)容中提出的所述控制回路為輔助變流器控制單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的控制信號(hào)傳輸回路。所述主回路為四象限整流器和降壓斬波功率單元構(gòu)成的電流傳輸回路。
[0033]較現(xiàn)有功能較為單一的采用分立器件或集成驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器，本實(shí)施例的數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器，具有更多的驅(qū)動(dòng)控制功能，且參數(shù)調(diào)整方便。具體地，本實(shí)施例所述的數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器可通過(guò)編輯好的控制程序，完成控制電路和高壓回路之間通過(guò)高達(dá)6000V隔離電壓的隔離驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器，使得控制回路和主回路之間進(jìn)行了有效地隔離；在短路條件下具有可靠的過(guò)流保護(hù)，關(guān)斷過(guò)程中具有可靠的過(guò)壓保護(hù)，并且可以通過(guò)編程接口對(duì)過(guò)流和過(guò)壓值方便地進(jìn)行設(shè)置；四級(jí)退飽和監(jiān)控、兩級(jí)di/dt監(jiān)控以及軟關(guān)斷高級(jí)控制，都大大提高了保護(hù)的可靠性，大大減小了 IGBT的開(kāi)關(guān)功耗；對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，確保驅(qū)動(dòng)信號(hào)的正確性；各種故障狀態(tài)可以很明了通過(guò)發(fā)光二極管顯示出來(lái);狀態(tài)反饋信號(hào)可以根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)編程很方便地進(jìn)行設(shè)置，方便靈活。
[0034]進(jìn)一步地,如圖3所示,上述實(shí)施例中所述的降壓斬波功率單元還包括:濾波電容Cl。所述濾波電容Cl用于濾除所述復(fù)合母排的高頻雜波。所述濾波電容Cl的一端與所述復(fù)合母排3的第一連接端301連接。所述濾波電容Cl的另一端與所述復(fù)合母排3的第三連接端303連接。其中，所述復(fù)合母排3的第一連接端301為所述復(fù)合母排3的與所述IGBT的集電極連接的一端。
[0035]進(jìn)一步地，如圖3所示，所述降壓斬波功率單元還包括:二極管D1。所述二極管Dl的陰極與所述復(fù)合母排3的第二連接端連接302連接。所述二極管Dl的陽(yáng)極與所述復(fù)合母排的第三連接端303連接。其中，所述復(fù)合母排3的第二連接端302為復(fù)合母排的與所述IGBT的發(fā)射極連接的一端。所述二極管可具體為續(xù)流二級(jí)管。
[0036]進(jìn)一步地，如圖2所示，所述降壓斬波功率單元還包括:設(shè)置在所述IGBT下方的散熱器6，所述IGBTl通過(guò)導(dǎo)熱硅脂貼在所述散熱器上。所述降壓斬波功率單元通過(guò)散熱器將IGBT工作時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走。如圖2所示，所述降壓斬波功率單元還包括頂板9。所述頂板設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的上方，以保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路板組件免受外部的損壞。
[0037]進(jìn)一步地，如圖2和9所示，所述降壓斬波功率單元還包括:絕緣底板7。所述絕緣底板7中心設(shè)有通孔，所述通孔輪廓與所述IGBTl的外輪廓適配。如圖11所示，所述復(fù)合母排3的與所述IGBT的發(fā)射極E連接的一端(即復(fù)合母排3的第二連接端302，如圖3所示)、與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極C連接的一端(即復(fù)合母排3的第一連接端301，如圖3所示)以及負(fù)端(即復(fù)合母排3的第三連接端303，如圖3所示)分別通過(guò)接線(xiàn)端子8固定在所述絕緣底板7上。其中，所述接線(xiàn)端子可采用快速連接端子，便于所述降壓斬波功率單元與其他電氣元件進(jìn)行連接，大大節(jié)省安裝時(shí)間。所述降壓斬波功率單元對(duì)外電氣連接接口有直流輸入以及“OUT”三個(gè)φ14快速連接端子，連接端子的上部分與高壓復(fù)合母排連接，通過(guò)螺母緊密地連接在一起，下部分光滑，便于很方便地快速地與其他電氣元件進(jìn)行電氣連接。
[0038]本功率單元實(shí)現(xiàn)了層疊式模塊化設(shè)計(jì)，發(fā)熱器件IGBT和續(xù)流二極管安裝在鋁合金制作的風(fēng)冷散熱器上，配置板就近安裝在相應(yīng)的IGBT的上方，降低了驅(qū)動(dòng)回路的雜散電感；主回路，即電流傳輸回路，采用高壓復(fù)合母排進(jìn)行電氣連接，降低了主回路的雜散電感；復(fù)合母排上面安裝吸收電容，可濾除高頻雜波；電源信號(hào)轉(zhuǎn)換板和數(shù)字式可編程IGBT驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)支架安裝在絕緣安裝板上，既穩(wěn)定又能起到絕緣作用。
[0039]下面對(duì)本發(fā)明提供的降壓斬波功率單元實(shí)施例的裝配過(guò)程進(jìn)行描述，以幫助理解本發(fā)明提供的降壓斬波功率單元的結(jié)構(gòu)。
[0040]如圖7所示，將所述IGBTl固定在散熱器6上。所述IGBTl與散熱器6之間設(shè)置有導(dǎo)熱硅脂層。所述導(dǎo)熱硅脂層具有很好的導(dǎo)熱性能，可有效地將IGBTl產(chǎn)生的熱量傳遞至所述散熱器6。所述散熱器6可具體為鋁合金材質(zhì)的風(fēng)冷散熱器。
[0041]如圖8所示，在所述IGBTl上安裝配置板2。
[0042]如圖9所示，在所述散熱器6上安裝中間設(shè)有通孔的絕緣底板7，所述絕緣底板7的通孔的內(nèi)輪廓與所述IGBTl的外輪廓適配。
[0043]如圖10所示，在所述絕緣底板7上安裝左支腳左支架501和右支腳支架502。所述左支腳左支架501和右支腳支架502垂直于所述絕緣底板7。
[0044]如圖11所示，在所述配置板2上方安裝復(fù)合母排3。如圖3所示，將所述復(fù)合母排3的第一連接端301與所述IGBTl的集電極C連接，將所述復(fù)合母排3的第二連接端302與所述IGBTl的發(fā)射極E連接。如圖11所示，所述復(fù)合母排3的輸出端(即所述復(fù)合母排3的第二連接端302，如圖2所示)、輸入正端(即所述復(fù)合母排3的第一連接端301，如圖2所示)和輸入負(fù)端(即所述復(fù)合母排3的第三連接端303，如圖2所示)分別通過(guò)接線(xiàn)端子8固定在所述絕緣底板7上。
[0045]如圖12所示，在所述復(fù)合母排3的連接所述IGBTl的集電極一端以及復(fù)合母線(xiàn)復(fù)合母排3的負(fù)端之間連接濾波電容Cl。所述濾波電容Cl通過(guò)電容安裝支架安裝在所述絕緣底板7之上。
[0046]如圖13所示，在所述左支架501和右支架502上安裝橫向支架503。所述橫向支架503上固定有驅(qū)動(dòng)電路板組件4。
[0047]如圖14所示，在所述驅(qū)動(dòng)電路板組件4的上方安裝頂板9，即完成了降壓斬波功率單元的組裝。
[0048]如圖15所示，本發(fā)明提供的列車(chē)輔助變流器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述列車(chē)輔助變流器包括降壓斬波功率單元11。其中，所述降壓斬波功率單元11可采用上述各實(shí)施例提供的所述降壓斬波功率單元，具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可采用上述各實(shí)施例公開(kāi)的具體內(nèi)容，此處不再贅述。
[0049]具體地，如圖15所示，所述列車(chē)輔助變流器包括:降壓斬波功率單元11、過(guò)壓抑制功率單元12和三相逆變功率單元13。其中，所述降壓斬波功率單元的復(fù)合母排接線(xiàn)端子與外部四象限整流器的輸出端子連接，所述降壓斬波功率單元、過(guò)壓抑制功率單元和三相逆變功率單元依次連接，所述三相逆變功率單元的輸出端子與外部負(fù)載的接入端子連接，所述三相逆變功率單元為所述負(fù)載提供交流電。
[0050]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種降壓斬波功率單元，其特征在于，包括:絕緣柵雙極型晶體管、配置板、復(fù)合母排及驅(qū)動(dòng)電路板組件；其中， 所述配置板設(shè)置在所述絕緣柵雙極型晶體管的上方，所述配置板的第一端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，所述配置板的第二端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接，所述配置板的第三端口與所述絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極連接； 所述復(fù)合母排設(shè)置在所述配置板的上方，所述復(fù)合母排的兩連接端分別與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極連接； 所述驅(qū)動(dòng)電路板組件通過(guò)支架設(shè)置在所述復(fù)合母排的上方，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第一端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第二端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的第三端口通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件包括:設(shè)置在電路安裝板上的信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器通過(guò)光纖連接，所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器通過(guò)同軸電纜與所述配置板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，所述數(shù)字可編程驅(qū)動(dòng)器包括:數(shù)字可編程控制處理器、驅(qū)動(dòng)放大模塊、兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊、四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊、編程接口模塊及電源監(jiān)控模塊；其中， 所述數(shù)字可編程控制處理器分別與所述驅(qū)動(dòng)放大模塊、兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊、四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊、所述編 程接口模塊和所述電源監(jiān)控模塊連接； 所述驅(qū)動(dòng)放大模塊通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極連接； 所述兩級(jí)di/dt保護(hù)模塊通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極連接； 所述四級(jí)dv/dt保護(hù)模塊通過(guò)所述配置板與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路板組件，還包括:狀態(tài)顯示模塊，所述狀態(tài)顯示模塊與所述數(shù)字可編程控制處理器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，還包括:濾波電容，所述濾波電容的一端與所述復(fù)合母排的第一連接端連接，所述濾波電容的另一端與所述復(fù)合母排的第三連接端連接；其中，所述復(fù)合母排的第一連接端為復(fù)合母排的與所述絕緣柵雙極型晶體管集電極連接的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，還包括:二極管，所述二極管的陰極與所述復(fù)合母排的第二連接端連接，所述二極管的陽(yáng)極與所述復(fù)合母排的第三連接端連接；其中，所述復(fù)合母排的第二連接端為復(fù)合母排的與所述絕緣柵雙極型晶體管發(fā)射極連接的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，還包括:設(shè)置在所述絕緣柵雙極型晶體管下方的散熱器，所述絕緣柵雙極型晶體管通過(guò)導(dǎo)熱硅脂貼在所述散熱器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，還包括:絕緣底板，所述絕緣底板中心設(shè)有通孔，所述通孔輪廓與所述絕緣柵雙極型晶體管的外輪廓適配，所述復(fù)合母排的連接所述絕緣柵雙極型晶體管發(fā)射極的一端、所述復(fù)合母排的連接所述絕緣柵雙極型晶體管集電極的一端以及所述復(fù)合母排的負(fù)端分別通過(guò)接線(xiàn)端子固定在所述絕緣底板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一所述的降壓斬波功率單元，其特征在于，還包括:頂板，所述頂板設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)電路板組件的上方。
10.一種列車(chē)輔助變流器，其特征在于，包括，上述權(quán)利要求1、中任一所述的降壓斬波功率單元。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103916005SQ201310005198
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】陳宏 , 牛勇, 劉革莉, 尹梅 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司