功率模块、整流电路、逆变电路、斩波电路及逆变斩波组合电路制造技术

本申请提供一种功率模块、整流电路、逆变电路、斩波电路及逆变斩波组合电路，所述功率模块包括：水冷基板、IGBT组件、复合母排、高压插式连接器、驱动电路板及脉冲分配板；IGBT组件由两个桥臂组成；复合母排包括直流端、交流端及绝缘板；正极直流端及负极直流端分别对应连接至高压插式连接器的正极及负极，交流端通过绝缘子固定在水冷基板上；高压插式连接器固定在水冷基板上，高压插式连接器与直流端插接；脉冲分配板的输入端与轨道车辆的牵引控制器连接，输出端与驱动电路板连接，用于为驱动电路板提供控制信号；驱动电路板与IGBT组件连接，用于根据控制信号控制IGBT组件的工作状态。本申请能够利用一种功率模块实现整流、逆变及斩波等多种功能。变及斩波等多种功能。变及斩波等多种功能。

【技术实现步骤摘要】
功率模块、整流电路、逆变电路、斩波电路及逆变斩波组合电路


[0001]本申请涉及轨道车辆牵引领域，具体是一种功率模块及整流电路、逆变电路、逆变斩波组合电路、斩波电路。

技术介绍

[0002]近几年来，在大功率交流传动机车或动力分散的高速轨道车辆上，牵引变流系统一般由牵引四象限功率模块，牵引逆变模块及斩波模块组成，它们共同完成了牵引变流系统的能量转换，为牵引电机提供了其所需的电压及电流，实现了电能到机械能的转换。当牵引电机执行制动反馈时，牵引变流系统又完成了逆变和整流功能，将制动产生的电能反馈给交流电网。
[0003]为了实现上述功能，牵引变流系统需要利用多种不同类型的功率模块，例如单相模块，二相模块，三相模块等，以实现整流、逆变及斩波的功能。因此，列车在设计、运行及备品备件的过程中，就需要很多类型的功率模块，从而导致列车设计成本、管理成本及维护成本的增加，且安装及维修过程也容易出错，使用过程很不方便。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本申请提供一种功率模块及具有上述功率模块的整流电路、逆变电路、逆变斩波组合电路及斩波电路，能够利用单一一种功率模块实现轨道车辆上电路的整流、逆变及斩波，而无需为轨道车辆配备不同类型的功率模块。
[0005]为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供一种功率模块，包括：水冷基板、IGBT组件、复合母排、高压插式连接器、驱动电路板及脉冲分配板；所述IGBT组件由两个独立的桥臂组成，一般地，一个独立的桥臂由一个上桥臂及下桥臂组成，上桥臂或下桥臂可以由单一的IGBT或多个并联的IGBT组成。
[0007]所述复合母排包括直流端、交流端及用于隔离所述直流端与交流端的绝缘板；其中，所述IGBT组件中的所述IGBT的发射极及集电极分别与所述直流端及交流端的其中一端连接；所述正极直流端及负极直流端分别对应连接至所述高压插式连接器的正极及负极，所述交流端通过绝缘子固定在所述水冷基板上；所述高压插式连接器固定在所述水冷基板上，所述高压插式连接器与所述直流端插接；
[0008]所述脉冲分配板的输入端与变流器的控制器连接，输出端与所述驱动电路板连接，用于为所述驱动电路板提供控制信号；
[0009]所述驱动电路板与所述IGBT组件连接，用于根据所述控制信号控制所述 IGBT组件的工作状态。
[0010]进一步地，所述脉冲分配板的信号输出为光信号输出或电信号输出。
[0011]进一步地，所述复合母排外设有一复合母排罩，用于保护所述复合母排并进行高
低压电气隔离。
[0012]进一步地，所述驱动电路板外设有一驱动电路板罩，用于保护所述驱动电路板。
[0013]进一步地，所述脉冲分配板外设有一脉冲分配板罩，用于保护所述脉冲分配板。
[0014]第二方面，本申请提供一种整流电路，包括至少一所述功率模块，构成双相桥电路；所述功率模块的交流端作为所述整流电路的输入端，所述功率模块的直流端作为所述整流电路的输出端；
[0015]每个功率模块的所述交流端分别连接在上桥臂与下桥臂之间；所述直流端分别连接在所述上桥臂及下桥臂的两端。
[0016]进一步地，所述功率模块的个数为2，两个所述功率模块并联组成双相桥电路。
[0017]第三方面，本申请提供一种逆变电路，包括多个功率模块，组成多相桥电路；各所述功率模块对应的直流端作为所述逆变电路的输入端，各所述功率模块对应的交流端作为所述逆变电路的输出端；
[0018]所述交流端分别连接在上桥臂与下桥臂之间；所述直流端分别连接在所述上桥臂及下桥臂的两端。
[0019]进一步地，所述功率模块的个数为3，三个所述功率模块并联组成三相桥电路。
[0020]第四方面，本申请提供一种逆变斩波组合电路，包括两个功率模块，构成四相桥电路；各所述功率模块对应的正极直流端及负极直流端作为所述逆变斩波组合电路的输入端，其中一所述功率模块对应的两个交流端作为所述逆变斩波组合电路的输出端；另一所述功率模块其中一个交流端作为所述逆变斩波组合电路的输出端，另一个交流端与该功率模块的负极直流端之间连接有一电阻；
[0021]所述交流端分别连接在上桥臂与下桥臂之间；所述正极直流端及负极直流端分别连接在所述上桥臂及下桥臂的两端。
[0022]第五方面，本申请提供一种斩波电路，包括一功率模块，构成单相桥电路；所述功率模块的正极直流端及负极直流端作为所述斩波电路的输入端，所述功率模块的两个交流端与负极直流端之间连接电阻；
[0023]所述交流端分别连接在上桥臂与下桥臂之间；所述正极直流端及负极直流端分别连接在所述上桥臂及下桥臂的两端。
[0024]由上述技术方案可知，本申请提供的功率模块及具有上述功率模块的整流电路、逆变电路、逆变斩波组合电路、斩波电路，通过对单一一种功率模块进行不同的排列组合，能够以更简化的方式实现轨道车辆上电路的整流、逆变及斩波，减少了实现以上功能时所需功率模块的种类，便于生产管理及使用维修，降低了轨道车辆备品备件的复杂程度，从而降低了轨道车辆运营的经济成本及管理成本。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本申请实施例中一种功率模块的外观图；
[0027]图2为本申请实施例中一种功率模块的分解结构示意图；
[0028]图3为本申请实施例中一种功率模块的IGBT组件的布局示意图；
[0029]图4为本申请实施例中一个功率模块实现整流功能的电路图；
[0030]图5为本申请实施例中两个功率模块实现整流功能的电路图；
[0031]图6为本申请实施例中三个功率模块实现逆变功能的电路图；
[0032]图7为本申请实施例中两个功率模块实现逆变斩波组合功能的电路图；
[0033]图8为本申请实施例中一个功率模块实现斩波功能的电路图。
[0034]【图号说明】
[0035]1：水冷基板；
[0036]11：水接头；
[0037]12：水接头；
[0038]2：IGBT组件；
[0039]21、22、23、24：IGBT；3：复合母排；
[0040]31、32：交流端；
[0041]33：正极直流端；
[0042]34：负极直流端；
[0043]4：复合母排罩；
[0044]5：高压插式连接器；
[0045]6：驱动电路板；
[0046]61：驱动电路板的信号输入接口；
[0047]62：驱动电路板的电源输入接口；
[0048]7：脉冲分配板；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于，包括：水冷基板、IGBT组件、复合母排、高压插式连接器、驱动电路板及脉冲分配板；所述IGBT组件由两个桥臂组成，每个所述桥臂由一上桥臂及一下桥臂组成，所述上桥臂或所述下桥臂可以由一IGBT或多个并联的IGBT组成；所述复合母排包括直流端、交流端及用于隔离所述直流端与交流端的绝缘板；其中，所述IGBT组件中的所述IGBT的发射极及集电极分别与所述直流端及交流端的其中一端连接；正极直流端及负极直流端分别对应连接至所述高压插式连接器的正极及负极，所述交流端通过绝缘子固定在所述水冷基板上；所述高压插式连接器固定在所述水冷基板上，所述高压插式连接器与所述直流端插接；所述脉冲分配板的输入端与轨道车辆的牵引控制器连接，输出端与所述驱动电路板连接，用于为所述驱动电路板提供控制信号；所述驱动电路板与所述IGBT组件连接，用于根据所述控制信号控制所述IGBT组件的工作状态。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述脉冲分配板的信号输出为光信号输出或电信号输出。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述复合母排外设有一复合母排罩，用于保护所述复合母排并进行高低压电气隔离。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述驱动电路板外设有一驱动电路板罩，用于保护所述驱动电路板。5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述脉冲分配板外设有一脉冲分配板罩，用于保护所述脉冲分配板。6.一种整流电路，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的至少一功率模块，构成双相桥电路；所述功率模块的交流端作为所述整流电路的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪利，刘阳，刘朝毅，程建华，康晶辉，李文鹏，姜龙飞，史志富，王春柳，张若冰，那莎，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：