[发明专利]高频DC-DC变流器模块及辅助变流器系统

说明书

本发明提供一种高频DC‑DC变流器模块和辅助变流器系统，高频DC‑DC变流器模块包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器、TLBuck侧IGBT元件、TLBuck侧低感复合母排、TLBuck侧驱动组件、LLC侧IGBT元件、LLC侧低感复合母排、LLC侧驱动组件、LLC侧支撑电容组件、脉冲控制组件、控制电源组件和水电一体连接器，增强绝缘型水冷散热器的两侧分别布置TLBuck侧IGBT元件和LLC侧IGBT元件。本发明采用低压IGBT器件来提高开关频率，解决了低压器件在高压工况下应用的绝缘耐压等问题，通过双面布置IGBT器件减小增强绝缘型水冷散热器尺寸，从而提升变流器模块功率密度，通过提高器件开关频率，减小了辅助变流器系统磁性元件的尺寸、重量，从而实现减小辅助变流器系统的体积、重量的目标。

技术领域

本发明属于直流变换技术领域，特别涉及一种高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统。

背景技术

近年来，由于电力电子技术发展迅猛，变流器装置的低性能、低效率、可靠性低、体积大和重量重的缺点愈发明显，而为了追求变流器装置的高性能、高效率、可靠性高、体积小和重量轻，实现变流器的高频化是最重要的设计思路。高频化的变流器不仅可以减小变流器的体积和重量，从而增加变流器的功率密度和性能价格比，而且可以极大地提高瞬时响应速度，因此，变流器的高频化已成为新的发展趋势。

辅助变流器系统是动车辅助系统的重要组成部分，其性能优劣直接关系到动车组能否正常运行。目前，动车辅助系统常用的是工频辅变，即从牵引变流器的直流端取电到辅变系统直接逆变，再通过工频变压器降压，主要包括逆变器和工频变压器两部分。这种方案结构简单，但整个辅助变流器系统的体积较大、重量较重。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统，通过高频DC/DC变流器模块将直流电压变换到一个合理的等级，再提供给逆变器逆变，相对于工频辅变，本发明通过使用高频DC/DC变流器模块，省去了工频变压器，大大节省了变流器的体积和重量。同时，本发明解决了低压器件在高压工况下应用的绝缘耐压等问题，使低压器件在高压系统应用成为可能，使变流器模块可以应用在更高的开关频率，从而减小高频DC/DC回路磁性元器件的尺寸，进一步减小辅助变流器系统的体积、重量。

本发明实施例提供一种高频DC-DC变流器模块，包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器、TLBuck侧IGBT元件、TLBuck侧低感复合母排、TLBuck侧驱动组件、LLC侧IGBT元件、LLC侧低感复合母排、LLC侧驱动组件、LLC侧支撑电容组件、脉冲控制组件、控制电源组件和水电一体连接器，所述增强绝缘型水冷散热器的一侧依次设有所述TLBuck侧IGBT元件、所述TLBuck侧低感复合母排和所述TLBuck侧驱动组件，所述增强绝缘型水冷散热器的相对另一侧依次设有所述LLC侧IGBT元件、所述LLC侧低感复合母排和所述LLC侧驱动组件，所述LLC侧支撑电容组件位于所述增强绝缘型水冷散热器前端，且通过所述LLC侧低感复合母排与所述LLC侧IGBT元件连接，所述脉冲控制组件和所述控制电源组件安装在所述LLC侧支撑电容组件上，所述水电一体连接器位于所述增强绝缘型水冷散热器后端，连接所述增强绝缘型水冷散热器的进出水口及主电路输入输出；其中，所述TLBuck侧IGBT元件和所述LLC侧IGBT元件都为低压IGBT元件，所述低压IGBT元件是指绝缘电压低于系统要求电压的IGBT元件。

进一步地，所述增强绝缘型水冷散热器内嵌绝缘导热材料，并在所述增强绝缘型水冷散热器表面安装绝缘导热垫片。

进一步地，所述框架组件包括设置在所述增强绝缘型水冷散热器上下两侧的上框架组件和下框架组件，所述LLC侧支撑电容组件安装在所述上框架组件、所述下框架组件前端，所述LLC侧支撑电容组件包括LLC侧支撑电容器及所述LLC侧支撑电容器两侧的钣金折弯零件，则所述LLC侧支撑电容器可以通过位于其两侧的钣金折弯零件安装在变流器模块的框架组件内侧。