[实用新型]一种适用于内燃机车功率模块的分体复合母排

说明书

本实用新型公开了一种适用于内燃机车功率模块的分体复合母排，由直流母排和交流母排组成，直流母排和交流母排采用分体式结构；所述直流母排和交流母排均为扁平状结构，且多个直流母排和交流母排相互叠放并通过设置在直流母排或交流母排上的支撑垫柱安装在一起。本实用新型采用叠层复合母排取代电缆、铜排或热敷母排进行电气连接，减少了以往接线的繁杂，使得布局简单，质量更可靠；减小了系统的体积及重量，方便主电路的维修和维护；并且本实用新型采用对称设计，完全适用于镜像安装的两个功率模块。更为重要的是减小回路电感，确保IGBT安全可靠地工作，大大提高产品的可靠性，目前已经小批量成功应用在内燃机车牵引逆变+斩波模块中，取得了良好的经济效益。

技术领域

本实用新型属于机车技术领域，涉及内燃机车的功率模块，尤其是一种适用于内燃机车功率模块的分体复合母排。

背景技术

大功率变频电源的功率器件在开关过程中，由于直流储能电容至IGBT器件之间的直流母线上存在寄生电感，同时IGBT模块自身也存在电感，因此会产生很高的尖峰电压，过高的尖峰电压伴随着开关频率增大，会使器件过热，甚至有时会造成IGBT失控并超过器件的额定安全工作区而损坏。为解决这种问题，通常采用叠层复合母排进行功率器件之间的电气连接。它是将主电路母线设计成扁平状，并且按照一定的次序叠放在一起，每层之间采用高绝缘强度的材料隔离，通过相关工艺将导电层和绝缘层压制成一个整体。这样不仅满足了低感的要求，也能提高IGBT工作的可靠性。

使用叠层母排，其高强度整体粘接保证长期不松动，同等电流下可以使铜排尽量减薄，用弹性补偿振动影响，全密闭结构也防止潮气渗入绝缘材料封装，消除爬电击穿的威胁，尽量减小传统分体母排受振动、盐雾和粉尘影响而严重威胁设备安全的问题。

随着中国高铁技术的快速发展，高铁技术也逐渐推广应用在内燃机车、城轨车辆等不同的领域。作为世界高铁产业的“后起之秀”，中国高铁近几年不断加快“走出去”步伐。在南非、印度等国家，内燃机车传动装置向交流传动方向发展已是大势所趋，而且市场需求潜力巨大。

现有技术中，主回路中关键部件如IGBT、支撑电容、吸收电路等之间的电气连接通常采用电缆、铜排、热敷母排等连接。这种方案具有以下几点缺陷：

1)回路杂散电感较大，造成电压尖峰，容易损坏功率器件，电路可靠性差：主回路电气连接采用通常的电缆、铜排、热敷母排连接时，电路的杂散电感较大，IGBT开关过程中将产生较高的电压尖峰，对功率器件有一定对冲击，影响功率器件的寿命，从而降低了功率变换电路的可靠性，影响了整个系统平均无故障时间。

2)安装不便，结构臃肿，占据空间大：电路采用电缆、铜排、热敷母排等连接时电气间隙增大，导致整个功率单元体积增大，占用变流器的空间增大，不利于列车整个空间和总质量的减少。

3)集成度低，需要多次安装，操作容易出错。

4)所采用的结构和材料，不满足高环温高湿度(环温大于45℃、100％湿度)环境下的应用。

另外，现有技术中，功率模块复合母排通常采用直流母排、交流母排一体化设计方案，即将主电路连接的直流母排、交流母排设计成一体。这种方案复合母排用于连接开关器件IGBT，最终要直接覆在开关器件上。对于集成度较高的功率模块母排，连接的开关器件较多，一体化母排重量较大，单个工人操作十分困难，放置时容易产生向下的机械冲击，对IGBT产生安全隐患。并且直流母排和交流母排中间必须增加绝缘材料以满足局部放电的要求，成本增加的同时也增加了重量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于内燃机车功率模块的分体复合母排，其从实际应用需求出发，采用集成度好，杂散电感小、重量轻的层叠式分体的复合母排。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：