功率模块和变流器制造技术

本发明专利技术公开了一种功率模块和变流器。该功率模块包括：平板式散热器，所述平板式散热器上并排设置有多组功率单元，所述功率单元包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT，安装在所述平板式散热器的表面；驱动电路板，安装在所述IGBT上，并与所述IGBT电连接；复合母排，安装在所述IGBT和驱动电路板上，所述复合母排包括直流正铜排和直流负铜排，所述直流负铜排和直流正铜排分别与所述IGBT电连接；突波电容，安装在所述复合母排上，与所述复合母排上的直流负铜排和直流正铜排电连接；交流出线铜排，安装在所述复合母排上，与所述IGBT电连接；各功率单元中的复合母排为一体结构。本发明专利技术技术方案结构简单，实现方便，可有效减少功率模块的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子技术，尤其涉及一种功率模块和变流器。
技术介绍
地铁车辆中牵引变流器的功率较大，其数量级可达1MW，其中，作为变流器中的核心部件，功率模块中的各部件体积较大，且具有较大的散热功率，同时，随着技术的发展，对功率模块体积的要求也越来越高，因此，在确保功率模块电气性能的同时，如何有效减少功率模块的体积变得非常重要。其中，功率模块是以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor, IGBT)为核心的功率部件，在变流器中作为逆变器或斩波器的功率部件，其主要包括:是变流器中的主要功能部件，起到逆变器或斩波器的作用。现有技术中，为实现有效散热，功率模块通常采用水冷结构，该种结构的功率模块可通过水冷方式对IGBT进行冷却，但是，该种结构的功率模块中，需要单独设置用于起冷却作用的水管、水泵等附加部件，使得功率模块的高度和体积较大，无法适合对体积要求较高的场合；此外，现有技术中各功率模块分别单独设置，即各功率模块仅包括一组功率部件，这会使得各功率模块组装到变流器的箱内时,高度和体积过大。此外,现有技术中也有采用走行风冷结构的功率模块，该种功率模块同样存在高度较高，且功率模块为单独设置而导致变流器整体体积过大的问题。综上，现有采用水冷结构或走行风冷结构的功率模块中，使得使用该种功率模块变流器的高度较高，体积较大，不适合应用于要求较小高度和体积的变流器中。
技术实现思路
本专利技术提供一种功率模块和变流器，可有效克服现有技术存在问题，减少功率模块的体积和高度。 本专利技术提供一种功率模块，包括平板式散热器，所述平板式散热器上并排设置有多组功率单元，所述功率单元包括:绝缘栅双极型晶体管IGBT，安装在所述平板式散热器的表面；驱动电路板，安装在所述IGBT上，并与所述IGBT电连接；复合母排，安装在所述IGBT和驱动电路板上，所述复合母排包括直流正铜排和直流负铜排，所述直流负铜排和直流正铜排分别与所述IGBT电连接；突波电容，安装在所述复合母排上，与所述复合母排上的直流负铜排和直流正铜排电连接；交流出线铜排，安装在所述复合母排上，与所述IGBT电连接；各功率单元中的复合母排为一体结构。上述的功率模块中，所述突波电容的数量至少为2个。具体地，所述突波电容的数量为15个。上述的功率模块中，所述交流出线铜排的两端分别设置有接线端子，所述接线端子固设在所述平板式散热器上，且所述接线端子与所述交流出线铜排电连接。且所述交流出线铜排套设在所述接线端子上。上述的功率模块中，所述平板式散热器上还设置有电容支撑架，所述电容支撑架上安装有支撑电容，所述支撑电容的输入端分别与变流器上的主电路电连接。上述的功率模块中，所述直流正铜排和直流负铜排分别与所述支撑电容的输出端电连接。上述的功率模块还可包括电源分线板，所述电源分线板具有一个输入端和多个输出端，用于将外界通过输入端输入的直流电源，分别通过多个输出端连接到各驱动电路板上。上述的功率模块中，所述功率单元为3组，用于作为变流器中逆变器的功率部件；或者，所述功率单元为4组，其中任意三组作为变流器中逆变器的功率部件，另一组作为变流器中斩波器的功率部件。本专利技术还提供一种变流器，包括主电路和功率模块，其中，所述功率模块为采用上述本专利技术提供的功率模块。本专利技术提供的功率模块和变流器，通过采用平板式散热器，在平板式散热器上设置多组功率单元，各功率单元中的IGBT和突波电容可通过设置的复合母排进行电连接，使得整个功率模块结构紧凑，高度和体积均较小，可适合具有较小高度和体积要求的应用中；同时，通过将多个功率模块集成在一起，可便于各功率单元的组装，提高功率模块组装的便利性，避免各功率单元单独设置而造成的功率模块整体体积较大的问题，可适用于具有较小高度和体积要求的变流器应用中。附图说明图1为本专利技术实施例提供的功率模块的结构示意图；图2为本专利技术实施例中在平板式散热器上仅安装有IGBT、接线端子和驱动电路板的结构不意图；图3为在图2基础上安装有复合母排、突波电容和交流出线铜排的结构示意图；图4为在图3基础上安装有电容支撑架的结构示意图；图5为在图4基础上安装有支撑电容和电源分线板的结构示意图。具体实施例方式图1为本专利技术实施例提供的功率模块的结构示意图。如图1所示，本实施例功率模块包括平板式散热器1，平板式散热器I上设置有多组功率单元2，各功率单元2均包括IGBT 21、驱动电路板22、复合母排23、突波电容24和交流出线铜排25。其中，IGBT 21直接安装在平板式散热器I的表面，驱动电路板22安装在IGBT 21上，并与IGBT 21电连接；复合母排23安装在IGBT 21和驱动电路板22上，复合母排23包括直流正铜排231和直流负铜排232，直流负铜排232和直流正铜排231分别与IGBT 21电连接；突波电容24安装在复合母排23上，并与复合母排23上的直流负铜排231和直流正铜排232电连接；交流出线铜排25安装在复合母排23上，并与IGBT 21电连接；各功率单元2中的复合母排23为一体结构，使得各功率单元2中的突波电容、IGBT可分别与该一体结构的复合母排电连接。本实施例功率模块各功率单元并排设置在平板式散热器上，各功率单元结构简单、紧凑，整个功率模块的高度和体积均较小，可将变流器中的各功率部件集中在一起，可有效减少整个变流器的体积和高度，满足变流器在较小高度和体积要求的应用场合。本实施例中，在平板式散热器I上，并排设置有四组功率单元2，其中任意三组功率单元2可与变流器主电路连接，以作为主电路上的逆变器的功率部件，作为逆变器中的电路；而另外一组功率单元2可作为变流器中斩波器的功率部件，以作为斩波器中的电路。实际应用中，可根据需要设置合适数量的功率单元，以便将变流器中各功率部件集成在一起，可有效提闻功率部件结构的紧凑性，减少功率部件占用的体积，可有效减少变流器的整体体积和高度。本实施例中，功率单元2可包括有2个IGBT 21，且每个IGBT 21上均安装有驱动电路板22，其中，驱动电路板22主要用来控制IGBT 21的工作，与变流器中的控制电路连接，驱动电路板22具体可通过螺栓安装固定在IGBT 21上，且驱动电路板22可通过螺栓与IGBT 21建立电连接。本实施例中，复合母排23为直流正铜排231和直流负铜排232通过绝缘压膜的形式制成，用于将主电路过来的直流电通过复合母排连接到各IGBT 21以及突波电容24上，本领域技术人员可以理解，复合母排23可通过其上设置的连接突起，分别与IGBT和突波电容上相应的连接端子配合，实现电连接。通过采用复合母排连接IGBT和突波电容，可有效增加整个功率模块的载流能力，减少杂散电感，同时可使得直流正铜排和直流负铜排之间产生电容效应，方便对IGBT关断过电压的吸收，提高整个功率模块的电气性能。本实施例中，各功率单元2中设置的突波电容的数量至少为2个，以用于抑制电路中的脉冲信号，具体地，本实施例中，每个功率单元2中均设置有5个突波电容。实际应用中，可根据功率模块的电路需要，设置合适数量的突波电容，以便对电路中产生的脉冲信号进行处理，消除脉冲信号的影响。本实施例中，为便于将交流电输出，在交流出线铜排25的两端还分别设置有接线端子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其特征在于，包括平板式散热器，所述平板式散热器上并排设置有多组功率单元，所述功率单元包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT，安装在所述平板式散热器的表面；驱动电路板，安装在所述IGBT上，并与所述IGBT电连接；复合母排，安装在所述IGBT和驱动电路板上，所述复合母排包括直流正铜排和直流负铜排，所述直流负铜排和直流正铜排分别与所述IGBT电连接；突波电容，安装在所述复合母排上，与所述复合母排上的直流负铜排和直流正铜排电连接；交流出线铜排，安装在所述复合母排上，与所述IGBT电连接；各功率单元中的复合母排为一体结构。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于，包括平板式散热器，所述平板式散热器上并排设置有多组功率单元，所述功率单元包括: 绝缘栅双极型晶体管IGBT，安装在所述平板式散热器的表面； 驱动电路板，安装在所述IGBT上，并与所述IGBT电连接； 复合母排，安装在所述IGBT和驱动电路板上，所述复合母排包括直流正铜排和直流负铜排，所述直流负铜排和直流正铜排分别与所述IGBT电连接； 突波电容，安装在所述复合母排上，与所述复合母排上的直流负铜排和直流正铜排电连接； 交流出线铜排，安装在所述复合母排上，与所述IGBT电连接； 各功率单元中的复合母排为一体结构。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述突波电容的数量至少为2个。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述突波电容的数量为15个。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述交流出线铜排的两端分别设置有接线端子，所述接线端子固设在所述平板式散热器上，且所述接线端子与所述交流出线铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可飞，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：发明
国别省市：