[发明专利]大容量逆变斩波功率单元

说明书

技术领域

本发明涉及用于机车牵引电力交流电路中的功率模块单元，具体为大容量逆变斩波功率单元。

背景技术

随着机车交流技术的发展，采用大功率IGBT为开关元件的变流器应用日益广泛，为了方便主电路的维护，将一种主电路的多个IGBT器件进行安装集成，形成功率单元，形成的功率单元主要功能包括主电路的连接、器件的开关控制和散热。根据主电路功能和容量的不同，功率单元的结构也有各种类型，采用不同的散热、接线及部件布局结构，会使功率单元的在性能方面有不同的体现。

现有的大容量功率单元多采用相模块的模式，即组成电力变换电路的一相，而且结构上多采用不对称模式。因为每个功率单元只能组成电力变换电路的一相，所以对于整个电力变换电路，就需要较多的功率单元，使主电路的电气连接和水连接复杂，占用空间大，造成系统臃肿，可靠性差。而结构上采用不对称模式，会使驱动板和IGBT之间的驱动信号传输线加长，造成信号的不稳定，从而影响整个系统工作的可靠性。现有的大容量逆变斩波功率单元多采用电缆来传输驱动和反馈信号，因为大容量逆变斩波功率单元承载高压大电流的开关变换，造成变流设备内部会有较强的电磁干扰，驱动和反馈信号属于低压信号，抗干扰性较差，在强的电磁环境中会受到干扰，造成发送和接收信号出错。另外现有的大容量功率单元的水接口多采用手动连接的模式。手动连接的模式需要将水接头设置在功率单元前端人容易操作的地方，而且连接占用较大的空间，影响电气接口的布局。

发明内容

本发明为了解决现有的功率模块电气连接和水连接复杂、占用空间大而造成系统臃肿和可靠性差的问题，提供了大容量逆变斩波功率单元。

本发明是采用如下的技术方案实现的：大容量逆变斩波功率单元，包括框体，框体内设有水冷基板,水冷基板的两个侧面分别安装有IGBT，且每个IGBT都配套有配置板，水冷基板的两侧还分别都设有复合母排，复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板，每个复合屏蔽板上还安装有用于驱动IGBT的驱动板，驱动板和配置板以线束连接，驱动板上设有光纤接口，水冷基板的后侧安装有两个水接头，一个为进水接头，另一个为出水接头，复合母排的电气端子设置在框体前面板，框体的前面板上安装有电源连接器，驱动板的外侧都还安装了外侧防护板。

本发明的有益效果为：

1）采用双侧对称模块化设计，节省空间，便于维护更换，降低维护成本；

2）采用快速水接头和电气连接前后分置的布局，有效利用了空间，使功率单元对外电气连接端子布局更合理；

3）采用光纤传输信号，提高抗干扰性，提高驱动的可靠性。

附图说明

图1为功率单元的电路原路图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

具体实施方式

大容量逆变斩波功率单元，包括框体，框体内设有水冷基板,水冷基板的两个侧面分别安装有IGBT，且每个IGBT都配套有配置板，水冷基板的两侧还分别都设有复合母排，复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板，每个复合屏蔽板上还安装有用于驱动IGBT的驱动板，驱动板和配置板以线束连接，驱动板上设有光纤接口，水冷基板的后侧安装有两个水接头，一个为进水接头，另一个为出水接头，复合母排的电气端子设置在框体前面板，框体的前面板上安装有电源连接器，驱动板的外侧都还安装了外侧防护板。

具体实施时，框体优选为金属框体，功率单元以水冷基板为基础，水冷基板两侧表面各安装4个130mm*190mm封装的高压大功率IGBT，水冷基板的四个边角上分别设有安装孔，以水冷基板四个边角上的安装孔为依托安装整个装置的框架；在8个IGBT的辅助电气端子平面上，各安装一块配置板，实现IGBT门级驱动信号的稳压、Vce电压检测等功能；在每侧的四个IGBT上安装了一块复合母排，利用螺栓将复合母排和其内侧的四个IGBT的G、E主电路端子连接起来，组成逆变斩波变换主电路,一侧为逆变电路的两个桥臂，另一侧为逆变电路的一个桥臂和斩波电路桥臂；复合母排分层绝缘隔离，其三个导电层（DC+层、DC-层、交流层）的对外连接延伸到金属框体的前面板，分别为直流输入端子S1(DC+)、S2(DC-)、三相交流输出端子 S3(U)、S4(V) 、S5(W)和斩波输出端子S7(C)。