專利名稱：用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及可逆的交流功率輸入變?yōu)榻涣鞴β瘦敵龅淖儞Q裝置，尤其涉及用于電力機(jī)車帶有四象限脈沖整流器的靜止逆變電源的改進(jìn)，屬于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊。
背景技術(shù)：
帶有四象限脈沖整流器的靜止逆變電源是電力機(jī)車輔助設(shè)備的供電電源，為電力機(jī)車的核心控制部分之一。此靜止逆變電源將電力機(jī)車變壓器副邊繞組輸出的320V單相交流電經(jīng)過脈沖整流變換為600V直流電，再經(jīng)過三相靜止逆變器變換為穩(wěn)定的50Hz，380V三相交流電，為電力機(jī)車的冷卻風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、空調(diào)等輔助設(shè)備提供電源。其功率電路結(jié)構(gòu)主要由五部分組成，即散熱器、中間直流支撐電容器、四象限脈沖整流器、三相逆變器和功率元件驅(qū)動(dòng)電路。其中的四象限脈沖整流器、三相逆變器與散熱器分別組成功率散熱模塊，中間直流支撐電容器單獨(dú)構(gòu)成另外一個(gè)模塊，再通過銅排將三個(gè)模塊連接起來構(gòu)成一種分立型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的電路由于連線較長，容易在電路里產(chǎn)生雜散分布電感，功率元件在開關(guān)過程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)過壓尖峰比較高，即使采用較大容值的突波電容進(jìn)行吸收也較難抑制，使得功率元件的有效安全工作區(qū)的使用范圍受到了限制。同時(shí)，功率元件的驅(qū)動(dòng)采用長絞線觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)脈沖的可靠性和穩(wěn)定性都存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對(duì)分立型結(jié)構(gòu)存在的缺陷，將分立的元件模塊加以改進(jìn)提出了一種整合型脈沖整流-逆變器功率散熱模塊。
由于整合型脈沖整流-逆變器功率散熱模塊結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適用于電力機(jī)車及一般工業(yè)應(yīng)用場合。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種整合型變流器功率散熱模塊，包括散熱器中間直流支撐電容器、四象限脈沖整流器、三相逆變器和功率元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括一個(gè)環(huán)型熱管散熱器和將前述各裝置緊密聯(lián)接在一起的低電感復(fù)合母排，在所述環(huán)型熱管散熱器上裝有四象限脈沖整流器模塊和三相逆變器模塊，它們的功率極均與低電感復(fù)合母排相連；在所述低電感復(fù)合母排上還裝有IGBT模塊的突波吸收電容，其安裝點(diǎn)與IGBT的功率極相對(duì)應(yīng)，以保證吸收回路為無電感回路。
所述的裝在環(huán)型熱管散熱器上的每組IGBT功率元件的散熱板的旁邊還安裝有熱保護(hù)繼電器，以監(jiān)測IGBT元件的發(fā)熱狀態(tài)。
所述的低電感復(fù)合母排上有兩個(gè)輔層的連接點(diǎn)通過引出端子與四象限脈沖整流器電路連接，有三個(gè)輔層的連接點(diǎn)通過引出端子與三相逆變器電路連接；有兩個(gè)主層的連接點(diǎn)直接連接四象限脈沖整流器功率電路、三相逆變器功率電路和中間直流支撐電容器電路。
所述的中間直流支撐電容器為電容器串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每組電容器上都并聯(lián)有均壓電阻，其輸出極與低電感復(fù)合母排相連，并倒置安裝在四象限脈沖整流器和三相逆變器電路的上方。
與現(xiàn)有的分立型靜止逆變器功率散熱模塊相比，其優(yōu)點(diǎn)如下表所示


圖1是本實(shí)用新型模塊結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1是本實(shí)用新型的摘要附圖。
圖中1、環(huán)型熱管散熱器 2、低電感復(fù)合母排 3、中間直流支撐電容器4、功率元件驅(qū)動(dòng)電路 5、單相脈沖整流器 6、三相逆復(fù)變器具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包含單相四象限脈沖整流器功率電路5，其輸入端為電力機(jī)車主變壓器的次邊輔助繞組，其額定電壓為單相工頻320V。單相四象限脈沖整流器功率電路5的輸出端接中間直流電路。中間直流支撐電容器模塊3接在中間直流電路中，對(duì)單相四象限脈沖整流器功率電路5和三相逆變器功率電路6進(jìn)行解耦。三相逆變器功率電路6的輸入端接在中間直流電路中，其輸出端的輸出電壓為50Hz三相380V交流電，為電力機(jī)車輔助設(shè)備提供電源。
其工作原理是電力機(jī)車主變壓器次邊輔助繞組的320V單相交流電，通過低電感復(fù)合母排2的兩個(gè)輸入極輸入到單相四象限脈沖整流器功率電路5，通過四象限脈沖整流將單相320V交流電整流成DC600V，經(jīng)過中間直流支撐電容器模塊3濾波，輸入到三相逆變器功率電路6，通過三相逆變器將DC600V逆變成三相50Hz，380V交流電，通過低電感復(fù)合母排2的三個(gè)輸出極對(duì)外輸出功率。
DC600V在低電感復(fù)合母排2中占有兩個(gè)主層，沒有對(duì)外引出端子，其連接點(diǎn)直接連接單相四象限脈沖整流器功率電路5，三相逆變器功率電路6和中間直流支撐電容器模塊3。
單相320V在低電感復(fù)合母排2中占有兩個(gè)輔層，具有兩個(gè)對(duì)外引出端子，其連接點(diǎn)連接單相四象限脈沖整流器功率電路5。
三相380V在低電感復(fù)合母排中2占有三個(gè)輔層，具有三個(gè)對(duì)外引出端子，其連接點(diǎn)連接三相逆變器功率電路6。
IGBT的突波吸收電容器直接安裝在低電感復(fù)合母排中2上，其安裝點(diǎn)與IGBT的功率極對(duì)應(yīng)，以保證吸收回路為無電感回路。
功率元件驅(qū)動(dòng)單元電路4直接連接在IGBT的驅(qū)動(dòng)極上，以保證可靠觸發(fā)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過光纖從外部控制單元引入，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，隔離放大等處理后驅(qū)動(dòng)功率元件IGBT，同時(shí)功率元件驅(qū)動(dòng)單元電路4通過檢測IGBT的飽和壓降，以檢測IGBT的過流過熱狀態(tài)，并將故障狀態(tài)通過光纖傳遞給外部控制單元處理。
單相四象限脈沖整流器功率電路5和三相逆變器功率電路6的功率元件IGBT直接安裝在環(huán)型熱管散熱器1上，其功率極與低電感復(fù)合母排2相連，在每組IGBT功率元件的散熱極板旁邊安裝熱保護(hù)繼電器，以監(jiān)測IGBT元件的發(fā)熱狀態(tài)。
中間直流支撐電容器模塊3倒置安裝在單相四象限脈沖整流器功率電路5和三相逆變器功率電路的上方，其電容輸出極與低電感復(fù)合母排2相連，中間直流支撐電容器模塊3為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上并聯(lián)有均壓電阻。
權(quán)利要求1一種用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊，包括散熱器、中間直流支撐電容器(3)、四象限脈沖整流器(5)、三相逆變器(6)和功率元件驅(qū)動(dòng)電路(4)，其特征在于還包括一個(gè)環(huán)型熱管散熱器(1)和將前述各裝置緊密聯(lián)接在一起的低電感復(fù)合母排(2)，在所述環(huán)型熱管散熱器上裝有四象限脈沖整流器模塊和三相逆變器模塊，它們的功率極均與低電感復(fù)合母排相連；在所述低電感復(fù)合母排上還裝有IGBT模塊的突波吸收電容，其安裝點(diǎn)與IGBT的功率極相對(duì)應(yīng)，以保證吸收回路為無電感回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊，其特征在于所述的裝在環(huán)型熱管散熱器上的每組IGBT功率元件的散熱板的旁邊還安裝有熱保護(hù)繼電器，以監(jiān)測IGBT元件的發(fā)熱狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊，其特征在于所述的低電感復(fù)合母排上有兩個(gè)輔層的連接點(diǎn)通過引出端子與四象限脈沖整流器電路連接；有三個(gè)輔層的連接點(diǎn)通過引出端子與三相逆變器電路連接；有兩個(gè)主層的連接點(diǎn)直接連接四象限脈沖整流器功率電路、三相逆變器功率電路和中間直流支撐電容器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊，其特征在于所述的中間直流支撐電容器為電容器串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每組電容器上都并聯(lián)有均壓電阻，其輸出極與低電感復(fù)合母排相連，并倒置安裝在四象限脈沖整流器和三相逆變器電路的上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電力機(jī)車的整合型變流器功率散熱模塊，包括散熱器、中間直流支撐電容器、四象限脈沖整流器、三相逆變器和功率元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括一個(gè)環(huán)型熱管散熱器和將前述各裝置緊密聯(lián)接在一起的低電感復(fù)合母排，在所述環(huán)型熱管散熱器上裝有四象限脈沖整流器模塊和三相逆變器模塊，它們的功率極均與低電感復(fù)合母排相連；在所述低電感復(fù)合母排上還裝有IGBT模塊的容波吸收電容，其安裝點(diǎn)與IGBT的功率極相對(duì)應(yīng)，以保證吸收回路為無電感回路。本實(shí)用新型是對(duì)目前應(yīng)用在電力機(jī)車上帶有四象限脈沖整流器的靜止逆變電源的改進(jìn)，采用了光纖驅(qū)動(dòng)，具有線路雜散電感低、動(dòng)態(tài)過壓尖峰低、生產(chǎn)模具少和安裝維護(hù)簡單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60L3/00GK2788519SQ20052001988
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者馬惠春, 耿標(biāo), 謝步明, 蔡景榮, 霍連文 申請(qǐng)人:謝步明