專利名稱：大功率牽引變流器功率模塊的制作方法
技術領域：
大功率牽引變流器功率模塊
技術領域：
本實用新型涉及大功率牽引變流器，尤其涉及一種大功率牽引變流器中的功率模 塊。
背景技術：
如今，中大功率變流器的應用場合越來越多。然而，目前大多數變流器大多存在各 種各樣的問題。例如，因其內部的功率元件之間相互分立，從而導致元件之間的連線復雜、構造繁 瑣，產品的裝配和維修困難，而且系統(tǒng)的可靠性也隨之降低。再比如，元器件間的布局不合理，導致功率器件和整個系統(tǒng)的散熱效率不高。功率 器件在工作時是個巨大的熱源，如不能及時的將它的熱量帶走，將會影響其它元器件的工作。本實用新型的目的在于設計一種結構緊湊簡介，安裝方便快捷，功率密度高的變 流器功率模塊。它能有效地克服以上所列舉的缺陷，用于緊湊簡介的結構和外觀，安裝簡 便，客觀性高。能適用于軌道交通和電力系統(tǒng)等需要中大功率變流器的領域。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型提供一種結構緊湊簡潔、安裝方便的大功率牽引變流器功 率模塊?！N大功率牽引變流器功率模塊，包括功率器件、功率器件驅動電路、功率器件驅 動電源、低感母排、散熱板及模塊框架，所述功率器件驅動電路驅動對應的所述功率器件， 所述功率器件驅動電源為所述功率器件驅動電路提供直流電源。所述功率器件均勻對稱地 排布在所述散熱板上，所述低感母排安裝在所述功率器件上，所述功率器件、功率器件驅動 電路、功率器件驅動電源、低感母排及散熱板收容在所述模塊框架內。優(yōu)選地，所述散熱板與所述功率器件之間具有一層散熱絕緣材料。優(yōu)選地，所述功率器件驅動電路與對應的所述功率器件直接相連。優(yōu)選地，所述功率模塊包括直流端子和交流端子，所述電連接器與所述直流端子 連接。優(yōu)選地，所述低感母排通過螺釘安裝在所述功率器件上，所述低感母排由多層金 屬板疊加合成，所述低感母排的各層金屬板分別與所述直流端子或交流端子進行連接并與 特定的所述功率器件的端口形成通路。優(yōu)選地，所述電連接器為卡簧式結構。優(yōu)選地，所述功率模塊還包括向所述功率模塊外進行數字量報警的溫度繼電器， 所述溫度繼電器安裝在所述散熱板上。優(yōu)選地，所述功率器件驅動電源的電源輸入由電源分配盒提供，所述電源分配盒 將外部提供的一路電源轉換為多路并對所述功率器件驅動電源進行供電。[0015]優(yōu)選地，所述散熱板為水冷式散熱板，所述散熱板采用輕質材料制成，其厚度小于 或等于km。本實用新型采用合理化的結構布置將功率器件及其相關元器件組合成的功率模 塊，在簡化結構的同時也使安裝和維修更加方便。

圖1為本實用新型的較佳實施例大功率牽引變流器功率模塊的截面示意圖。圖2為圖1中的大功率牽引變流器功率模塊的俯視示意圖。
具體實施方式為了更好地理解本實用新型，以下將結合具體實例及附圖對實用新型的實施方式 進行詳細的說明。為了克服背景技術中所存在的問題，本實用新型提供一種模塊化、高集成性及功 率密度的大功率牽引變流器功率模塊。如圖1中所示，該大功率牽引變流器功率模塊包括 若干功率器件1、功率器件驅動電路2、功率器件驅動電源3、交流端子5、直流端子6、電連接 器7、低感母排8、溫度繼電器(圖未示)及電源分配盒10，這些元器件合理地排布在模塊框 架11內形成集成化模塊。功率器件1的驅動單元由驅動電路2和驅動電源3組成。驅動電路2直接安裝在 功率器件ι上，每個功率器件1均有自己獨立的驅動電路2。驅動電源3統(tǒng)一安裝在模塊 的最外層。功率器件驅動電路2直接和功率器件1直接相連，門極驅動雜散電感極小，驅動 延時遠小于傳統(tǒng)的用導線引入驅動信號，抗干擾性強。驅動電路2用光纖與模塊外部的控 制板進行通信，其中光纖會在功率模塊的框架11上進行一次光纖轉換，這樣就可以僅對模 塊框架11上的光纖端口進行操作，而內部的光纖連接在組裝時就可以固化下來。驅動電路 11的驅動電源3在功率模塊的頂端，與驅動電路2分離，兩者之間由導線連接，驅動電源3 為驅動電路2提供高質量的直流電源。驅動電源3的電源輸入由電源分配盒10提供，電源 分配盒10將外部提供的一路電源在電源分配盒10內轉換為多路，并對每個驅動電源3進 行供電。在圖示實施例中，功率器件1共四個(如圖2中所示)。在其它可選實施例中，功 率器件1的數量并不僅限于四個，可以根據不同功率等級和不同器件選型來調整數目。功 率器件1根據散熱板8的設計均勻對稱的排列在散熱板8上，在散熱板8和功率器件1之 間有一層散熱和絕緣材料(未標示)，用于增強散熱效果和絕緣等級。電連接器6與功率模塊的直流端子5連接，作為功率模塊外的母線電容與低感母 排7進行連接的器件。電連接器6采用卡簧式結構，可以不用螺釘等緊固件而直接和外部 直流母線電源的端子連接。低感母排7通過螺釘安裝在功率器件1上，低感母排7由多層金屬板疊加合成。低 感母排7的各層金屬板分別與直流端子5或交流端子4進行連接，并使之與合適的功率器 件1端口形成通路。低感母排7的第一直流母線端子和第二直流母線端子通過電連接器6 與外部的直流電源連接。低感母排7包括第一直流側端子和第二直流側端子。當功率模塊 用作整流模塊時，第一直流側端子與第二直流側端子連接并聯的功率器件1，連接每個由功率器件1組成的橋臂的中點，將交流電源整流成直流電源或反向交流電源回饋能量。當功 率模塊用作逆變模塊時，第一直流側端子與和第二直流側端子連接每個由功率器件1組成 的橋臂的中點，將多個功率器件1進行組合可以得到不同相數和拓撲的電路，用于直流能 量的釋放和將直流電源逆變?yōu)樽儔鹤冾l的交流電源。散熱板8通過螺釘安裝在矩形的模塊框架11內，用于帶走功率器件1工作所產生 的熱量。散熱板8為內部設有通道的水冷式散熱板，具有兩個端口(圖未示)用于冷卻液 的流入和流出，冷卻液在冷卻液通道中流動，冷卻通道在散熱板8內部蜿蜒曲折，可增加冷 卻的面積。功率器件1通過散熱材料與散熱板8緊緊結合。散熱板8內部通道是結合功率 器件1的布局在設定的，可以保證整個模塊內功率器件1的工作狀態(tài)一致性。水冷式散熱 板8可用輕質材料制成，厚度不超過km，能有效進行熱傳導。溫度繼電器安裝在散熱板8上，可以向模塊外部進行數字量的報警。通過以上功率模塊的設計，將散亂排布的功率器件及相關元器件進行了整合，優(yōu) 化了內部結構，提高了系統(tǒng)的可靠性，也使得產品的裝配、維修更加容易。另一方面，上述功率模塊充分利用了散熱板對功率器件進行散熱，使得功率器件 所產生的熱量很快被帶走，將對其它元器件的影響降低。此外，模塊化設計后的功率模塊通過伸出的電連接器與外界連接，使功率模塊的 安裝和拆卸大大簡化。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通 技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬 于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種大功率牽引變流器功率模塊，包括功率器件、功率器件驅動電路、功率器件驅動 電源、低感母排、散熱板及模塊框架，所述功率器件驅動電路驅動對應的所述功率器件，所 述功率器件驅動電源為所述功率器件驅動電路提供直流電源，其特征在于所述功率器件 均勻對稱地排布在所述散熱板上，所述低感母排安裝在所述功率器件上，所述功率器件、功 率器件驅動電路、功率器件驅動電源、低感母排及散熱板收容在所述模塊框架內。
2.根據權利要求1所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述散熱板與所 述功率器件之間具有一層散熱絕緣材料。
3.根據權利要求1所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述功率器件驅 動電路與對應的所述功率器件直接相連。
4.根據權利要求1所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述功率模塊包 括直流端子和交流端子，所述電連接器與所述直流端子連接。
5.根據權利要求4所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述低感母排通 過螺釘安裝在所述功率器件上，所述低感母排由多層金屬板疊加合成，所述低感母排的各 層金屬板分別與所述直流端子或交流端子進行連接并與特定的所述功率器件的端口形成 通路。
6.根據權利要求4所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述電連接器為 卡簧式結構。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的變流器功率模塊，其特征在于所述功率模塊 還包括向所述功率模塊外進行數字量報警的溫度繼電器，所述溫度繼電器安裝在所述散熱 板上。
8.根據權利要求7所述的變流器功率模塊，其特征在于所述功率器件驅動電源的電 源輸入由電源分配盒提供，所述電源分配盒將外部提供的一路電源轉換為多路并對所述功 率器件驅動電源進行供電。
9.根據權利要求8所述的大功率牽引變流器功率模塊，其特征在于所述散熱板為水 冷式散熱板，所述散熱板采用輕質材料制成，其厚度小于或等于4cm。
專利摘要本實用新型提供一種大功率牽引變流器功率模塊，包括功率器件、功率器件驅動電路、功率器件驅動電源、低感母排、散熱板及模塊框架，所述功率器件驅動電路驅動對應的所述功率器件，所述功率器件驅動電源為所述功率器件驅動電路提供直流電源。所述功率器件均勻對稱地排布在所述散熱板上，所述低感母排安裝在所述功率器件上，所述功率器件、功率器件驅動電路、功率器件驅動電源、低感母排及散熱板收容在所述模塊框架內。本實用新型采用合理化的結構布置將功率器件及其相關元器件組合成的功率模塊，在簡化結構的同時也使安裝和維修更加方便。
文檔編號H02M1/00GK201860252SQ20102053559
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者孫得金, 段三丁, 王婷, 王建新, 陳貽堃 申請人:武漢正遠鐵路電氣有限公司