一种碳化硅牵引变流器模块制造技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅牵引变流器模块，包括多个呈一字排开的功率器件，每个所述功率器件的输出端均位于同一侧，所述功率器件的输出端能够通过交流铜排相互并联形成三组或两组电路，每组所述电路分别连接有驱动单元；所述功率器件的并联结构能够在形成三组或两组电路的两种形式中切换，以分别对应所述变流器模块的逆变及整流工况。基于本发明专利技术的技术方案，能够应用于大功率工况场景中，避免SiC

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅牵引变流器模块


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，特别地涉及一种碳化硅牵引变流器模块。

技术介绍

[0002]牵引传动系统是轨道交通车辆装备实现电能量转换的重要单元，决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性，而变流器模块作为牵引传动系统核心部件。
[0003]随着轨道交通的快速发展，变流装置的工作性能越来越受到关注。SiC作为第三代半导体材料，物理性能相较于Si器件具有较为明显的优势，SiC材料结合半导体器件新型封装技术为轨道交通装备的发展带了新的发展方向。开发SiC装置对于未来的轨道交通装备核心技术突破创新起着至关重要的作用。
[0004]由于SiC器件的额定容量相较于Si器件的容量相对较小，所以SiC器件多用于中小功率场景，难以满足大功率应用场景；且在大功率应用场景中，大多变流器由于元器件和直流母排之间杂散参数较大，使得变流器易产生较强的电磁干扰，甚至引起电路谐振。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种碳化硅牵引变流器模块，使得SiC器件能够应用于大功率场景中，且降低模块的杂散电感参数，更有利于发挥SiC器件的优势，同时在生产过程时，能够模块化加工及组装，将所述交流器模块组装成半成品后，根据需要将功率器件并联成三组或二组电路，再对应安装驱动单元和交流铜排，使变流器模块实现逆变工况或整流工况，无需分别进行设计加工，节约加工成本以及组装时间。
[0006]本专利技术的一种碳化硅牵引变流器模块，包括多个呈一字排开的功率器件，每个所述功率器件的输出端均位于同一侧，所述功率器件的输出端能够通过交流铜排相互并联形成三组或两组电路；每组所述电路分别连接有驱动单元；
[0007]所述功率器件的并联结构能够在形成三组或两组电路的两种形式中切换，以分别对应所述变流器模块的逆变及整流工况。
[0008]在一个实施方式中，所述交流铜排一侧具有多个与所述功率器件的输出端相对应的连接孔。
[0009]在一个实施方式中，所述交流器模块分为上、下两层，上层包括所述驱动单元和承载所述驱动单元的基板，下层包括所述功率器件以及安装所述功率器件的散热器，通过本实施方式，将功率器件固定安装在所述散热器上，直接进行散热，避免由于元件过于紧凑而使得变流器模块温度过高。
[0010]在一个实施方式中，所述基板位于所述散热器的上方，二者之间形成所述功率器件所在的安装腔，通过本实施方式，分利用垂直空间，使得所述变流器模块布局十分紧凑、小型化，能够适用于更多场景中。
[0011]在一个实施方式中，所述变流器模块还包括控制盒，所述控制盒和多个所述驱动单元并排安装在所述基板上，所述控制盒内并排安装有驱动电源和脉冲控制单元，通过本
实施方式，控制盒内的驱动电源为所述驱动单元提供电源，所述脉冲控制单元将上级信号经过处理后发送给所述驱动单元，驱动单元将接收的信号转变为适合功率器件驱动的信号控制功率器件的通断，所述控制盒和多个驱动单元并排安装在所述基座上，布局合理。
[0012]在一个实施方式中，所述变流器模块包括支撑座和母排连接器，所述支撑座和所述母排连接器均安装在所述散热器上，且分别位于所述功率器件的两侧，所述支撑座支撑所述交流铜排，通过本实施方式，利用所述变流器模块的下层空间，将所述支撑座与所述母排连接器合理布局，所述母排连接器使所述功率器件与外部直流连接。
[0013]在一个实施方式中，所述交流铜排一端连接于所述功率器件的输出端，另一端朝所述变流器模块的外侧延伸，且所述交流铜排通过螺栓连接所述功率器件，通过本实施方式，充分利用所述功率器件与所述基座之间的垂直空间，且实现所述功率器件与外部交流连接。
[0014]在一个实施方式中，所述支撑座上开设有多个用于支撑所述交流铜排接线端的凹槽，通过本实施方式，为所述交流铜排提供支撑的同时，设置的凹槽能够对所述交流铜排起到一定的限位作用，便于所述交流铜排的接线端与外部连接。
[0015]在一个实施方式中，所述母排连接器连接有复合母排，所述复合母排的接线端与所述功率器件的接线端连接，通过本实施方式，能够集成所述变流器模块中各器件的总线，使得所述变流器模块结构更加紧凑。
[0016]在一个实施方式中，还包括两个侧板，所述侧板两端分别与所述基座及所述散热板连接，所述侧板作为所述安装腔一侧的腔壁，通过本实施方式，利用侧板将所述基座固定在所述散热板上，所述基座、所述侧板和所述散热板将所述功率器件进行包裹，同时功率器件两侧分别设置有所述母排连接器和所述支撑座，使得所述交流器模块整体布局合理，充分利用垂直空间，整体实现小型化及轻量化，且能够对功率器件进行保护。
[0017]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
[0018]本专利技术提供的一种碳化硅牵引变流器模块，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0019](1)多个功率器件采用并联，能够应用于大功率工况场景中，避免SiC
‑
MOSFET元件单管容量不足。
[0020](2)仅需改变功率器件并联方式以及对应的驱动单元和交流铜排即可使得本交流器模块能够满足整流和逆变两种工况，方便在生产加工过程中批量化制造零部件，节省开模的成本，提高加工效率。
[0021](3)优化了器件的排列方式及低感复合母排的结构，使模块的杂散电感参数降到最低，更有利于发挥器件的优势。
[0022](4)本变流器模块由下而上进行设计，通过并联驱动单元及利用复合母排集成化总线，使得本变流器模块小型化以及轻量化，方便组装维护。
附图说明
[0023]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0024]图1显示了本专利技术的整流工况的模块功能原理框图；
[0025]图2显示了本专利技术的整流工况的结构示意图；
[0026]图3显示了本专利技术的整流工况的结构示意图(爆炸图)；
[0027]图4显示了本专利技术的逆变工况的模块功能原理框图；
[0028]图5显示了本专利技术的逆变工况的结构示意图；
[0029]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
[0030]附图标记：
[0031]1‑
散热器，2
‑
SiC
‑
MOSFET元件，3
‑
复合母排，4
‑
母排连接器，5
‑
交流铜排，6
‑
支撑座，7
‑
驱动单元，8
‑
驱动电源，9
‑
脉冲控制单元，10
‑
控制盒，11
‑
后挡板，12
‑
侧板，13
‑
基座。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0033]本专利技术提供了一种碳化硅牵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅牵引变流器模块，其特征在于，包括多个呈一字排开的功率器件，每个所述功率器件的输出端均位于同一侧，所述功率器件的输出端能够通过交流铜排相互并联形成三组或两组电路；每组所述电路分别连接有驱动单元；所述功率器件的并联结构能够在形成三组或两组电路的两种形式中切换，以分别对应所述变流器模块的逆变及整流工况。2.根据权利要求1所述的碳化硅牵引变流器模块，其特征在于，所述交流铜排一侧具有多个与所述功率器件的输出端相对应的连接孔。3.根据权利要求1所述的碳化硅牵引变流器模块，其特征在于，所述交流器模块分为上、下两层，上层包括所述驱动单元和承载所述驱动单元的基板，下层包括所述功率器件以及安装所述功率器件的散热器。4.根据权利要求3所述的碳化硅牵引变流器模块，其特征在于，所述基板位于所述散热器的上方，二者之间形成所述功率器件所在的安装腔。5.根据权利要求3所述的碳化硅牵引变流器模块，其特征在于，还包括控制盒，所述控制盒和多个所述驱动单元并排...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄南，陈燕平，窦泽春，王忠宝，廖军，陈明翊，谢岳城，忻兰苑，王雄，丁云，杨见光，刘新，
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：