[发明专利]一种中低速磁悬浮列车牵引变流器

说明书

技术领域

本发明设计半导体开关技术领域，具体来说，是一种主要功率器件为绝缘栅双极性晶体（IGBT）的中低速磁悬浮列车牵引变流器。 

背景技术

自上个世纪90年代以来，IGBT变流器技术在机车车辆牵引系统的小功率范围内取得了飞速发展。IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(电力晶体管)相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。在欧洲，首台IGBT牵引变流器是1992年Siemens公司研制成功的，并用于法兰克福低地板电车上。IGBT牵引变流器应用领域的扩展，受益于其关断能力的提高和通过电流的加大。过去10年来，晶体管结构和生产工艺方面的一系列关键技术的改进，推动了IGBT变流器的不断完善。IGBT牵引变流器有2个重要的优点，首先这种变流器由于组装成本低和提高牵引系统效率而具有降耗的潜力，其次在于这种牵引系统具有较高的可靠性和运行可用性，这一优点有利于IGBT变流器迅速投入使用。 

牵引变流器发展的目标是小型化、轻量化、节能、环保、可靠和经济适用。牵引变流器的冷却是另一项关键技术，它要求冷却效率高、体积小、易于维修、不污染环境，目前的冷却方式主要是风冷、油冷、水冷、沸腾冷却和热管冷却，这几种水冷方式在冷却效率，体积，重量、噪声、成本、维护等方面各有其优缺点。由于牵引变流器使用环境的要求，在体积、重量、噪声、维护、可靠性方面有比较严格的限制，因此需要根据实际的设计要求来对整体结构、冷却方式进行综合考虑。 

发明内容

本发明提供了一种中低速磁悬浮列车牵引变流器，其结构紧凑、体积相对较小、功率密度大、安装便利、而且线路之间的杂散电感很小，输出功率完全可以达到设计要求；且采用热管冷却方式，冷却效率高、噪音小、便于维护及可靠性高；相对于风冷虽然重量体积虽然有所增加，但是满足变流器整体重量体积要求，也明显降低了运行噪声；与水冷、油冷相比，冷却效率有所降低，但是在成本，维护、可靠性等方面有明显的优势。 

一种中低速磁悬浮列车牵引变流器，其特征在于：包括柜体与柜体内部设置的控制箱、IGBT模块、直流电容、层叠母排、斩波电阻、均压电阻、热管散热器、风机、直流母排与交流输出母排。 

所述柜体内部空间通过竖直安装的隔板分隔为左、右两部分，隔板上开有走线孔；热管散热器中散热基板垂直于柜体底面固定在柜体内左部分中，使散热基板两侧形成相对独立的两部分空间；所述散热基板一侧设置有风机，风机的排风一侧朝向柜体底板上开设的排风口；散热基板另一侧设置有层叠母排、直流正母排、直流负母排、三相逆变交流输出母排、直流电容、IGBT模块。 

所述层叠母排的两个直流端A分别与直流正母排、直流负母排一端相连，直流正母排与直流负母排另一端连接外部直流供电进线；直流正母排与直流负母排上均安装有电流传感器A，且直流正母排与直流负母排之间安装有电压传感器；电流传感器A和电压传感器均固定在柜体内部；层叠母排另一侧的直流端B与直流电容的接线端子相连。直流电容上的电压均衡通过安装在柜体内右部分的均压电阻保证，均压电阻通过电缆与直流正母排、直流负母排相连；三相逆变交流输出母排一端与层叠母排相连，三相逆变交流输出母排另一端通过电缆与外部电机相连；三相逆变交流输出母排连接电缆一端上固定有电流传感器B。 

所述IGBT模块设置于层叠母排与散热基板之间，由六个IGBT功率模块与一个IGBT斩波模块构成以及IGBT驱动板构成；六个IGBT功率模块与一个IGBT斩波模块均紧密固定在散热基板上；六个IGBT功率模块构成三相逆变回路，作为牵引变流器的逆变部分；六个IGBT功率模块在散热基板上排列成两排，每排三个；IGBT斩波模块与其中一排IGBT功率模块同排设置；且安装在柜体右部分内的斩波电阻连接在IGBT斩波模块与直流负母排之间，由此形成斩波回路，作为牵引变流器中的斩波部分；IGBT驱动板为七个，在六个IGBT功率模块与一个IGBT斩波模块上还分别安装有一个IGBT驱动板；上述层叠母排紧覆于IGBT模块上，并与六个IGBT功率模块和一个IGBT斩波模块固连。 

所述控制箱安装在柜体内右部分内，通过控制箱接受来自外部牵引控制系统的控制信号，通过光纤将控制信号传输到IGBT驱动板，通过IGBT驱动板驱动IGBT模块的工作；电流传感器A、电流传感器B与电压传感器分别将检测到的直流侧电流、逆变输出电流与直流电压数据传送到控制箱，并通过控制箱传输到外部牵引控制系统。 

本发明的优点在于：