基於雙管並聯的充電機功率單元的製作方法

2023-06-13 02:56:31

基於雙管並聯的充電機功率單元的製作方法
【專利摘要】本實用新型為一種基於雙管並聯的充電機功率單元，包括散熱器以及設置在散熱器上的斬波部和整流部，斬波部包括兩個雙管並聯的IGBT；散熱器上還設有用於電氣連接放電電阻、支撐電容、IGBT和IGBT端吸收電容的複合母排，散熱器的端部設置有若干個電氣連接端子，複合母排、整流二極體、吸收電阻和吸收電容的對外連接端子與若干個電氣連接端子電連接。本實用新型採用模塊化設計，節省空間，便於維護更換，降低維護成本；採用兩個電壓等級1700V的IGBT進行雙管並聯，增加了電壓等級，增大了散熱面積，減少了功率損耗。
【專利說明】基於雙管並聯的充電機功率單元

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機車充電【技術領域】，具體是一種基於雙管並聯的充電機功率單
J Li ο

【背景技術】
[0002]機車輔助電源系統提供DC720V供電制式給充電機功率單元，開關頻率比較高的情況下，使用1200V等級IGBT或者兩個IGBT串聯，這樣的缺點是:1)由於IGBT在導通和關斷的過程中因為漏感的存在，引起電壓尖峰，1200V電壓等級的IGBT容易損壞；2) IGBT串聯，功率密度比較大，功率損耗大。
[0003]充電機功率單元主電路對外連接使用銅排或者電纜，這樣的缺點是:主電路對外電連接使用電纜或銅排時，不但在走線布局、端子連接上佔據大量的空間，而且在功率模塊維護更換時工作量大，耗時長，可能會影響機車正常運營。


【發明內容】

[0004]本實用新型的目的是為了解決上述現有技術中存在的問題，而提供一種基於雙管並聯的充電機功率單元。
[0005]本實用新型是通過如下技術方案實現的:
[0006]一種基於雙管並聯的充電機功率單元，包括散熱器，以及設置在散熱器上的斬波部和整流部；所述的散熱器上設置有框架，所述的斬波部包括IGBT、IGBT端吸收電容、IGBT驅動板、兩個放電電阻和兩個支撐電容；所述的整流部包括吸收電路和整流二極體，其中所述的吸收電路包括串聯的吸收電阻和吸收電容；斬波部中IGBT的個數為兩個，在散熱器上還設有用於電氣連接放電電阻、支撐電容、IGBT端吸收電容和IGBT的複合母排；兩個IGBT、兩個放電電阻和整流二極體貼附設置在散熱器上，複合母排貼附設置在兩個IGBT上，IGBT驅動板設置在散熱器的框架上；散熱器的端部設置有若干個電氣連接端子，複合母排、整流二極體、吸收電阻和吸收電容的對外連接端子與若干個電氣連接端子電連接。
[0007]本實用新型充電機功率單元的電路結構及原理見圖1所示:
[0008]整個電路由斬波部A和整流部B組成，其中斬波部A和變壓器C連接，變壓器C又和整流部B連接:
[0009]I)斬波部分
[0010]Vl和V2為兩個IGBT，組成雙管並聯單相逆變電路，通過IGBT的開關控制，將直流電壓逆變為交流方波電源。Cl和C2為主電路的直流端的兩個支撐電容，用來支撐直流迴路電壓，保證直流迴路電壓的波動在要求的範圍內，兩個支撐電容的聯結點稱為直流電源的中點。C3為IGBT端吸收電容，即IGBT過電壓吸收電容，用來吸收IGBT關斷時，在IGBT端產生的過電壓，IGBT端吸收電容起濾波功能。。Rl為兩個放電電阻，即直流迴路的放電電阻，兩個放電電阻是被集成在一個單元上的，其保證主電路斷電後，直流迴路電容上的殘餘電壓在要求的時間內降低到安全電壓50V以下，兩個支撐電容和放電電阻起均壓功能。兩個串聯後的整體又與C3並聯。「 + 為斬波部分的直流輸入。M和ALT為斬波部分的單相交流輸出，連接到高頻變壓器輸入側。
[0011]2)整流部分
[0012]B3和B2為整流部分的交流輸入，BI為直流輸出。
[0013]3)控制部分
[0014]DRVl是IGBT的驅動電路，每塊驅動電路板提供兩路驅動信號，驅動逆變橋臂的兩個IGBT單元工作，同時將IGBT開關狀態信號反饋給控制單元。
[0015]bl為溫度檢測開關，當功率變換單元的溫度高於設定值時，開關狀態發生變換，並將此開關信號傳送給控制單元。
[0016]4)層疊式模塊化設計
[0017]為了減小空間佔用，利於裝卸。本實用新型功率單元採用了層疊式模塊化設計，最下面為散熱器，各個功率器件安裝在散熱器的表面，功率器件表面通過複合母排的鋪設，將主電路的所有部件連接在一起。複合母排的設計應用，一方面，充分利用了空間，另一方面，減小了主電路的雜散電感，降低IGBT關斷時的過電壓。
[0018]進一步地，所述的複合母排為「T」形結構，複合母排的橫板上設置有四個用於電連接兩個支撐電容的第一電氣連接孔；複合母排上位於橫板一側的端部設置有三個用於電連接兩個放電電阻的第一接線端子；複合母排的豎板上設置有四個用於電連接兩個IGBT的第二電氣連接孔；複合母排豎板的兩側緊鄰豎板端部的位置向上延設有一對用於連接IGBT端吸收電容的第二接線端子；複合母排豎板的端部設置有三個對外連接端子，複合母排通過對外連接端子與設置在散熱器上的電氣連接端子電連接；複合母排由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設置有絕緣材料，複合母排的外表面設置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與複合母排中不同層的銅排電連接。
[0019]所述的散熱器上還設置有用於檢測所述功率單元溫度的溫度繼電器。
[0020]本實用新型從機車輔助電源的實際應用需求出發，將電壓等級為1700V的IGBT進行雙管並聯，採用集成的模塊化結構，將IGBT器件、驅動保護電路、複合母排、電路支撐電容、過電壓吸收電路、風冷散熱器等部件功能整合在一起，解決了以下方面問題:1)提高了模塊電壓等級，增大了散熱面積，減小了功率損耗；2)減小系統體積、重量，並且方便充電機功率單元的維修維護。
[0021]本實用新型的有益效果如下:
[0022]I)本實用新型充電機功率單元採用模塊化設計，節省空間，便於維護更換，降低維護成本。
[0023]2)本實用新型充電機功率單元採用兩個電壓等級1700V的IGBT進行雙管並聯，增加了電壓等級，增大了散熱面積，減少了功率損耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型充電機功率單元的電路結構圖。
[0025]圖2為本實用新型充電機功率單元的結構示意圖。
[0026]圖3為本實用新型充電機功率單元中複合母排的結構示意圖。
[0027]圖4為本實用新型充電機功率單元中複合母排、IGBT和支撐電容安裝示意圖。
[0028]圖中:1-散熱器、2-1GBT驅動板、3-支撐電容、4-1GBT端吸收電容、5-吸收電阻、6-吸收電容、7-1GBT、8-複合母排、8-1-第一電氣連接孔、8_2_第一接線端子、8_3_第二電氣連接孔、8-4-第二接線端子、8-5-對外連接端子、9-電氣連接端子、10-溫度繼電器。

【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述:
[0030]如圖1至圖4所示，一種基於雙管並聯的充電機功率單元，包括散熱器I，以及設置在散熱器I上的斬波部和整流部；所述的散熱器I上設置有框架，所述的斬波部包括IGBT7、IGBT端吸收電容4、IGBT驅動板2、兩個放電電阻和兩個支撐電容3 ;所述的整流部包括吸收電路和整流二極體，其中所述的吸收電路包括串聯的吸收電阻5和吸收電容6 ;斬波部中IGBT 7的個數為兩個，在散熱器I上還設有用於電氣連接放電電阻、支撐電容3、IGBT端吸收電容4和IGBT 7的複合母排8 ;兩個IGBT 7、兩個放電電阻和整流二極體貼附設置在散熱器I上，複合母排8貼附設置在兩個IGBT 7上，IGBT驅動板2設置在散熱器I的框架上；散熱器I的端部設置有若干個電氣連接端子9，複合母排8、整流二極體、吸收電阻5和吸收電容6的對外連接端子與若干個電氣連接端子9電連接。
[0031]具體實施時，所述的複合母排8為「T」形結構，複合母排8的橫板上設置有四個用於電連接兩個支撐電容3的第一電氣連接孔8-1 ;複合母排8上位於橫板一側的端部設置有三個用於電連接兩個放電電阻的第一接線端子8-2 ;複合母排8的豎板上設置有四個用於電連接兩個IGBT7的第二電氣連接孔8-3 ;複合母排8豎板的兩側緊鄰端部的位置向上延設有一對用於連接IGBT端吸收電容4的第二接線端子8-4 ;複合母排8豎板的端部設置有三個對外連接端子8-5，複合母排8通過對外連接端子8-5與設置在散熱器I上的電氣連接端子9電連接；複合母排8由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設置有絕緣材料，複合母排8的外表面設置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與複合母排8中不同層的銅排電連接。
[0032]所述的散熱器I上還設置有用於檢測所述功率單元溫度的溫度繼電器10。
【權利要求】
1.一種基於雙管並聯的充電機功率單元，包括散熱器(I)，以及設置在散熱器(I)上的斬波部和整流部；所述的散熱器(I)上設置有框架，所述的斬波部包括IGBT (7)、IGBT端吸收電容(4)、IGBT驅動板(2)、兩個放電電阻和兩個支撐電容(3);所述的整流部包括吸收電路和整流二極體，其中所述的吸收電路包括串聯的吸收電阻(5)和吸收電容(6);其特徵在於:斬波部中IGBT (7)的個數為兩個，在散熱器(I)上還設有用於電氣連接放電電阻、支撐電容(3)、IGBT端吸收電容(4)和IGBT (7)的複合母排(8);兩個IGBT (7)、兩個放電電阻和整流二極體貼附設置在散熱器(I)上，複合母排(8)貼附設置在兩個IGBT (7)上，IGBT驅動板(2 )設置在散熱器(I)的框架上；散熱器(I)的端部設置有若干個電氣連接端子(9 )，複合母排(8)、整流二極體、吸收電阻(5)和吸收電容(6)的對外連接端子與若干個電氣連接端子(9)電連接。
2.根據權利要求1所述的基於雙管並聯的充電機功率單元，其特徵在於:所述的複合母排(8 )為「 T 」形結構，複合母排(8 )的橫板上設置有四個用於電連接兩個支撐電容(3 )的第一電氣連接孔(8-1);複合母排(8 )上位於橫板一側的端部設置有三個用於電連接兩個放電電阻的第一接線端子(8-2);複合母排(8)的豎板上設置有四個用於電連接兩個IGBT (7)的第二電氣連接孔(8-3 );複合母排(8 )豎板的兩側緊鄰端部的位置向上延設有一對用於連接IGBT端吸收電容(4)的第二接線端子(8-4);複合母排(8)豎板的端部設置有三個對外連接端子(8-5 )，複合母排(8 )通過對外連接端子(8-5 )與設置在散熱器(I)上的電氣連接端子(9)電連接；複合母排(8)由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設置有絕緣材料，複合母排(8)的外表面設置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與複合母排(8)中不同層的銅排電連接。
3.根據權利要求1或2所述的基於雙管並聯的充電機功率單元，其特徵在於:所述的散熱器(I)上還設置有用於檢測所述功率單元溫度的溫度繼電器(10 )。
【文檔編號】H05K7/20GK204068713SQ201420555463
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】張丹, 牛勇, 陳宏 , 劉革莉, 尹梅 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司