高频DC-DC变流器模块及辅助变流器系统技术方案

本发明专利技术提供一种高频DC‑DC变流器模块和辅助变流器系统，高频DC‑DC变流器模块包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器、TLBuck侧IGBT元件、TLBuck侧低感复合母排、TLBuck侧驱动组件、LLC侧IGBT元件、LLC侧低感复合母排、LLC侧驱动组件、LLC侧支撑电容组件、脉冲控制组件、控制电源组件和水电一体连接器，增强绝缘型水冷散热器的两侧分别布置TLBuck侧IGBT元件和LLC侧IGBT元件。本发明专利技术采用低压IGBT器件来提高开关频率，解决了低压器件在高压工况下应用的绝缘耐压等问题，通过双面布置IGBT器件减小增强绝缘型水冷散热器尺寸，从而提升变流器模块功率密度，通过提高器件开关频率，减小了辅助变流器系统磁性元件的尺寸、重量，从而实现减小辅助变流器系统的体积、重量的目标。

【技术实现步骤摘要】
高频DC-DC变流器模块及辅助变流器系统
本专利技术属于直流变换
，特别涉及一种高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统。
技术介绍
近年来，由于电力电子技术发展迅猛，变流器装置的低性能、低效率、可靠性低、体积大和重量重的缺点愈专利技术显，而为了追求变流器装置的高性能、高效率、可靠性高、体积小和重量轻，实现变流器的高频化是最重要的设计思路。高频化的变流器不仅可以减小变流器的体积和重量，从而增加变流器的功率密度和性能价格比，而且可以极大地提高瞬时响应速度，因此，变流器的高频化已成为新的发展趋势。辅助变流器系统是动车辅助系统的重要组成部分，其性能优劣直接关系到动车组能否正常运行。目前，动车辅助系统常用的是工频辅变，即从牵引变流器的直流端取电到辅变系统直接逆变，再通过工频变压器降压，主要包括逆变器和工频变压器两部分。这种方案结构简单，但整个辅助变流器系统的体积较大、重量较重。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统，通过高频DC/DC变流器模块将直流电压变换到一个合理的等级，再提供给逆变器逆变，相对于工频辅变，本专利技术通过使用高频DC/DC变流器模块，省去了工频变压器，大大节省了变流器的体积和重量。同时，本专利技术解决了低压器件在高压工况下应用的绝缘耐压等问题，使低压器件在高压系统应用成为可能，使变流器模块可以应用在更高的开关频率，从而减小高频DC/DC回路磁性元器件的尺寸，进一步减小辅助变流器系统的体积、重量。本专利技术实施例提供一种高频DC-DC变流器模块，包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器、TLBuck侧IGBT元件、TLBuck侧低感复合母排、TLBuck侧驱动组件、LLC侧IGBT元件、LLC侧低感复合母排、LLC侧驱动组件、LLC侧支撑电容组件、脉冲控制组件、控制电源组件和水电一体连接器，所述增强绝缘型水冷散热器的一侧依次设有所述TLBuck侧IGBT元件、所述TLBuck侧低感复合母排和所述TLBuck侧驱动组件，所述增强绝缘型水冷散热器的相对另一侧依次设有所述LLC侧IGBT元件、所述LLC侧低感复合母排和所述LLC侧驱动组件，所述LLC侧支撑电容组件位于所述增强绝缘型水冷散热器前端，且通过所述LLC侧低感复合母排与所述LLC侧IGBT元件连接，所述脉冲控制组件和所述控制电源组件安装在所述LLC侧支撑电容组件上，所述水电一体连接器位于所述增强绝缘型水冷散热器后端，连接所述增强绝缘型水冷散热器的进出水口及主电路输入输出；其中，所述TLBuck侧IGBT元件和所述LLC侧IGBT元件都为低压IGBT元件，所述低压IGBT元件是指绝缘电压低于系统要求电压的IGBT元件。进一步地，所述增强绝缘型水冷散热器内嵌绝缘导热材料，并在所述增强绝缘型水冷散热器表面安装绝缘导热垫片。进一步地，所述框架组件包括设置在所述增强绝缘型水冷散热器上下两侧的上框架组件和下框架组件，所述LLC侧支撑电容组件安装在所述上框架组件、所述下框架组件前端，所述LLC侧支撑电容组件包括LLC侧支撑电容器及所述LLC侧支撑电容器两侧的钣金折弯零件，则所述LLC侧支撑电容器可以通过位于其两侧的钣金折弯零件安装在变流器模块的框架组件内侧。进一步地，所述变流器模块包括安装在所述框架组件上的模块安装固定组件，所述模块安装固定组件包括位于所述变流器模块上下两侧的长螺杆组件和位于所述变流器模块后端的导销。进一步地，所述水电一体连接器包括两个水接头和八个电连接接头，所述两个水接头分别与所述增强绝缘型水冷散热器的进出水口上的进出水嘴分别连接，所述八个电连接接头与所述增强绝缘型水冷散热器的主电路输出连接，则所述变流器模块通过所述水电一体连接器与外部接口快速插拔连接。进一步地，所述TLBuck侧IGBT元件在远离所述进出水口处采用均匀排列的两个双管IGBT元件组成TLBuck电路，并在靠近所述进出水口处设置均匀排列的两个TLBuck侧均压电阻；所述LLC侧IGBT元件在靠近所述进出水口处采用均匀排列的四个双管IGBT元件组成两路H桥电路，并在远离所述进出水口处设置均匀排列的两个LLC侧均压电阻。进一步地，所述TLBuck侧低感复合母排采用两层三极结构，正、负铜板位于位于同一层与中间层铜板叠层，铜板中间及外侧面均用绝缘层隔开，所述TLBuck侧低感复合母排一端与TLBuck侧元件连接，另一端延伸至所述增强绝缘型水冷散热器前端，并与放置在所述增强绝缘型水冷散热器外侧的支撑电容连接。进一步地，所述LLC侧低感复合母排采用两层三极结构，正、负铜板位于位于同一层与中间层铜板叠层，铜板中间及外侧面均用绝缘层隔开，所述LLC侧低感复合母排一端与LLC侧元件连接，另一端与所述LLC侧支撑电容连接，所述LLC侧低感复合母排用于实现所述LLC侧元件和所述LLC侧支撑电容的高频低感连接。进一步地，所述变流器模块包括LLC侧吸收电容，所述LLC侧吸收电容通过所述LLC侧低感复合母排安装在所述LLC侧IGBT元件的直流端子上，所述LLC侧吸收电容用于吸收直流回路的高频过压尖峰。本专利技术实施例还提供一种辅助变流器系统，所述辅助变流器系统包括高频辅变模块，所述高频辅变模块包括上述的高频DC-DC变流器模块。本专利技术实施例提供的高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统，采用低压IGBT器件来提高开关频率，并采用增强绝缘型水冷散热器双面布置低压IGBT器件，解决了低压器件在高压工况下应用的绝缘耐压等问题，减小了增强绝缘型水冷散热器尺寸，实现减小辅助变流器系统的体积、重量的目标。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术一实施例的电路原理图。图2为本专利技术一实施例分解视图1。图3为本专利技术一实施例分解视图2。其中1：增强绝缘型水冷散热器；2：TLBuck侧IGBT元件；3：TLBuck侧低感复合母排；4：TLBuck侧驱动组件；5：LLC侧IGBT元件；6：LLC侧低感复合母排；7：LLC侧驱动组件；8：LLC侧支撑电容组件；9：脉冲控制组件；10：水电一体连接器；11：绝缘导热垫片；12：上框架组件；13：下框架组件；14：长螺杆组件；15：导销；16：水接头；17：TLBuck侧均压电阻；18：LLC侧均压电阻；19：LLC侧吸收电容；20：TLBuck侧电源模块；21：TLBuck侧输出铜排组件；22：LLC侧输出铜排组件具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为实现预期目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的高频DC-DC变流器模块和辅助变流器系统的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本专利技术为达成预期目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频DC-DC变流器模块，其特征在于，包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器(1)、TLBuck侧IGBT元件(2)、TLBuck侧低感复合母排(3)、TLBuck侧驱动组件(4)、LLC侧IGBT元件(5)、LLC侧低感复合母排(6)、LLC侧驱动组件(7)、LLC侧支撑电容组件(8)、脉冲控制组件(9)、控制电源组件和水电一体连接器(10)，所述增强绝缘型水冷散热器(1)的一侧依次设有所述TLBuck侧IGBT元件(2)、所述TLBuck侧低感复合母排(3)和所述TLBuck侧驱动组件(4)，所述增强绝缘型水冷散热器(1)的相对另一侧依次设有所述LLC侧IGBT元件(5)、所述LLC侧低感复合母排(6)和所述LLC侧驱动组件(7)，所述LLC侧支撑电容组件(8)位于所述增强绝缘型水冷散热器(1)前端，且通过所述LLC侧低感复合母排(6)与所述LLC侧IGBT元件(5)连接，所述脉冲控制组件(9)和所述控制电源组件安装在所述LLC侧支撑电容组件(8)上，所述水电一体连接器(10)位于所述增强绝缘型水冷散热器(1)后端，连接所述增强绝缘型水冷散热器(1)的进出水口及主电路输入输出；/n其中，所述TLBuck侧IGBT元件(2)和所述LLC侧IGBT元件(5)都为低压IGBT元件，所述低压IGBT元件是指绝缘电压低于系统要求电压的IGBT元件。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高频DC-DC变流器模块，其特征在于，包括：框架组件、增强绝缘型水冷散热器(1)、TLBuck侧IGBT元件(2)、TLBuck侧低感复合母排(3)、TLBuck侧驱动组件(4)、LLC侧IGBT元件(5)、LLC侧低感复合母排(6)、LLC侧驱动组件(7)、LLC侧支撑电容组件(8)、脉冲控制组件(9)、控制电源组件和水电一体连接器(10)，所述增强绝缘型水冷散热器(1)的一侧依次设有所述TLBuck侧IGBT元件(2)、所述TLBuck侧低感复合母排(3)和所述TLBuck侧驱动组件(4)，所述增强绝缘型水冷散热器(1)的相对另一侧依次设有所述LLC侧IGBT元件(5)、所述LLC侧低感复合母排(6)和所述LLC侧驱动组件(7)，所述LLC侧支撑电容组件(8)位于所述增强绝缘型水冷散热器(1)前端，且通过所述LLC侧低感复合母排(6)与所述LLC侧IGBT元件(5)连接，所述脉冲控制组件(9)和所述控制电源组件安装在所述LLC侧支撑电容组件(8)上，所述水电一体连接器(10)位于所述增强绝缘型水冷散热器(1)后端，连接所述增强绝缘型水冷散热器(1)的进出水口及主电路输入输出；
其中，所述TLBuck侧IGBT元件(2)和所述LLC侧IGBT元件(5)都为低压IGBT元件，所述低压IGBT元件是指绝缘电压低于系统要求电压的IGBT元件。


2.根据权利要求1所述的高频DC-DC变流器模块，其特征在于，所述增强绝缘型水冷散热器(1)内嵌绝缘导热材料，并在所述增强绝缘型水冷散热器(1)表面安装绝缘导热垫片(11)。


3.根据权利要求1所述的高频DC-DC变流器模块，其特征在于，所述框架组件包括设置在所述增强绝缘型水冷散热器(1)上下两侧的上框架组件(12)和下框架组件(13)，所述LLC侧支撑电容组件(8)安装在所述上框架组件(12)、所述下框架组件(13)前端，所述LLC侧支撑电容组件(8)包括LLC侧支撑电容器及所述LLC侧支撑电容器两侧的钣金折弯零件，则所述LLC侧支撑电容器可以通过位于其两侧的钣金折弯零件安装在变流器模块的框架组件内侧。


4.根据权利要求1所述的高频DC-DC变流器模块，其特征在于，所述变流器模块包括安装在所述框架组件上的模块安装固定组件，所述模块安装固定组件包括位于所述变流器模块上下两侧的长螺杆组件(14)和位于所述变流器模块后端的导销(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪荣，范伟，黄南，罗剑波，彭凯，李超，黄长强，张庆，罗盼，梁玉，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43