一种IGBT变流器模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种IGBT变流器模块，去掉了直流支撑电容，相比传统的带直流支撑电容的结构设计，体积减小了一半以上，并且可以减轻40%左右的重量。同时，水冷散热器设计可以大大提高散热效率，冷却液在特定流速下，使散热器热阻达到理想值。散热器水嘴采用快速接头设计，可以在不排出散热器内部冷却液的情况下拔出水管接头，而不泄漏冷却液。脉冲分配单元、门极驱动器和驱动电源集中布局在模块的上方，减小了变流器模块体积，提高空间利用率，有利于集中布线和减小信号的传输损耗。并且该IGBT变流器模块可以作为四象限脉冲整流器和三相逆变器通用模块。通过以上分析，该IGBT变流器模块结构设计合理、安装维护方便，并且通用性高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子设备
，特别涉及一种IGBT变流器模块。
技术介绍
IGBT变流器模块作为牵引变流器的核心部件，正在向模块化、通用化、小型化的方向发展。IGBT变流器模块设计和应用技术是变流器的核心技术之现有的IGBT变流器模块通常设计有一个支撑电容器，这会使得变流器模块的设计尺寸和重量较大，IGBT变流器模块显得很笨重，安装、拆卸和维护起来都很不方便。小型化和轻量化设计一直是IGBT变流器模块设计中的一个难点问题。目前的IGBT变流器模块的结构设计不合理。组件之间分散度大，难以实现集中布线，布线冗长，增加信号传输的损耗和延时；零部件繁多，装配关系复杂；结构笨重，体积和重量大。并且，安装和维护不便。目前许多变流器由于在设计时缺乏模块化、通用性的考虑，给安装和维护带来很大不便。维修时需要专门的装备和工具，常常为了要维修一个部件或器件而要拆卸很多其他零部件。这样不仅工作量巨大，而且会给系统的可靠性及整体寿命带来严重影响。每拆卸一次，相关零部件或器件的可靠性都会降低，如一般接插件的可靠插拔次数是有规定的，超过此数目后该接插件的连接性能将不再可靠。元件布局不合理，影响电气性能。由于IGBT变流器模块集成度不高或者元器件布局不合理，如没有采用低感母排设计或者器件布置过于分散，会造成线路分布和寄生电感太大，使整个变流器的电气性能受到了影响。综上所述，如何提供一种结构设计合理、安装维护方便，并且通用性高的IGBT变流器模块是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种IGBT变流器模块，结构设计合理、安装维护方便，并且通用性高。本技术提供一种IGBT变流器模块，包括:水冷散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、控制盒、电源盒、驱动安装盒、脉冲分配单元、驱动电源和门极驱动器；各个部件层叠安装于抽屉式结构中；所述水冷散热器位于该变流器模块的底部；所述水冷散热器使用快速接头与水冷系统的水管连接，水冷散热器底部装配有拉杆；所述IGBT元件均匀排布在所述散热器的上表面；所述低感母排安装在所述IGBT元件的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述交流母排安装在所述低感母排的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述控制盒、驱动盒和电源盒位于所述交流母排的上方；所述控制盒内设置脉冲分配单元，所述脉冲分配单元将输入的PWM控制信号进行处理和转换后传送给门极驱动器，并接收IGBT元件的开关状态和故障信号反馈；所述电源盒内设置驱动电源，驱动电源对输入电源进行转换后为门极驱动器供电；所述驱动盒内设置所述门极驱动器，所述门极驱动器控制所述IGBT元件的开关状态。优选地，所述低感母排与变流器主电路的电气连接处采用防脱螺栓紧固。优选地，每两组相邻的所述IGBT元件之间设置一个温度继电器。优选地，所述水冷散热器上安装有拉手。优选地，所述控制盒、驱动盒和电源盒位于同一个平面上，所述控制盒、驱动盒和电源盒与交流母排之间设置有绝缘隔板，所述水冷散热器上安装有支柱，支柱上有螺孔，所述控制盒、驱动盒和电源盒通过螺钉与所述支柱连接。优选地，所述脉冲分配单元与所述门极驱动器之间的信号采用光纤传输。优选地，所述低感母排采用一体挠性复合母排。优选地，所述每个门极驱动器驱动两个所述IGBT元件。优选地，所述IGBT元件的导热面涂覆导热材料并与所述水冷散热器紧密接触。与现有技术相比，本技术具有以下优点:本技术提供的IGBT变流器模块，去掉了直流支撑电容，相比传统的带直流支撑电容的结构设计，体积减小了一半以上，并且可以减轻40%左右的重量。同时，水冷散热器设计可以大大提高散热效率，冷却液在特定流速下，使散热器热阻达到理想值。散热器水嘴采用快速接头设计，可以在不排出散热器内部冷却液的情况下拔出水管接头，而不泄漏冷却液。脉冲分配单元、门极驱动器和驱动电源集中布局在模块的上方，减小了变流器模块体积，提高空间利用率，有利于集中布线和减小信号的传输损耗。并且该IGBT变流器模块可以作为四象限脉冲整流器和三相逆变器通用模块。通过以上分析，该IGBT变流器模块结构设计合理、安装维护方便，并且通用性高。附图说明图1是本技术提供的IGBT变流器模块的正视图；图2是本技术提供的IGBT变流器模块的俯视图；图3是本技术提供的IGBT变流器模块的侧视图；图4是本技术提供的IGBT变流器模块的电路示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。本技术实施例提供一种IGBT变流器模块，包括:水冷散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、控制盒、电源盒、驱动安装盒、脉冲分配单元、驱动电源和门极驱动器；各个部件层叠安装于抽屉式结构中；所述水冷散热器位于该变流器模块的底部；所述水冷散热器使用快速接头与水冷系统的水管连接，水冷散热器底部装配有拉杆；该拉杆的作用是安装时可用于推行并固定变流器模块，放置时起到保护快速接头的作用。所述IGBT元件均匀排布在所述散热器的上表面；所述低感母排安装在所述IGBT元件的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述交流母排安装在所述低感母排的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述控制盒、驱动盒和电源盒位于所述交流母排的上方；所述控制盒内设置脉冲分配单元，所述脉冲分配单元将输入的PWM控制信号进行处理和转换后传送给门极驱动器，并接收IGBT元件的开关状态和故障信号反馈； 所述电源盒内设置驱动电源，驱动电源对输入电源进行转换后为门极驱动器供电；所述驱动盒内设置所述门极驱动器，所述门极驱动器控制所述IGBT元件的开关状态。本技术提供的IGBT变流器模块，去掉了直流支撑电容，相比传统的带直流支撑电容的结构设计，体积减小了一半以上，并且可以减轻40%左右的重量。同时，水冷散热器设计可以大大提高散热效率，冷却液在特定流速下，使散热器热阻达到理想值。散热器水嘴采用快速接头设计，可以在不排出散热器内部冷却液的情况下拔出水管接头，而不泄漏冷却液。脉冲分配单元、门极驱动器和驱动电源集中布局在模块的上方，减小了变流器模块体积，提高空间利用率，有利于集中布线和减小信号的传输损耗。并且该IGBT变流器模块可以作为四象限脉冲整流器和三相逆变器通用模块。通过以上分析，该IGBT变流器模块结构设计合理、安装维护方便，并且通用性高。下面结合该IGBT变流器模块的不同视图来详细介绍其结构。具体可以参见图1-3，分别为本技术提供的IGBT变流器模块的正视图、俯视图和侧视图。所述水冷散热器I位于变流器模块的底部，使用快速接头11与水冷系统的水管连接，水冷散热器I底部装配有拉杆12，安装时可用于推行并固定变流器模块，放置时起到保护快速接头11的作用。每两组相邻的所述IGBT元件2之间设置一个温度继电器13，IGBT元件2和温度继电器13均匀排布在水冷散热器I的上表面。所述IGBT元件2的导热面涂覆导热材料并与所述水冷散热器I紧密接触。当变流器模块温度过热时，温度继电器13断路，同时输出报警信号。IGBT变流器模块将停止工作或降低功率运行。本技术中，所述低感母排3使用一体挠性复合母排，安装在IGBT元件2的上方，与IGBT元件2导电连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT变流器模块，其特征在于，包括：水冷散热器、IGBT元件、低感母排、交流母排、控制盒、电源盒、驱动安装盒、脉冲分配单元、驱动电源和门极驱动器；各个部件层叠安装于抽屉式结构中；所述水冷散热器位于该变流器模块的底部；所述水冷散热器使用快速接头与水冷系统的水管连接，水冷散热器底部装配有拉杆；所述IGBT元件均匀排布在所述散热器的上表面；所述低感母排安装在所述IGBT元件的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述交流母排安装在所述低感母排的正上方，与所述IGBT元件电连接；所述控制盒、驱动盒和电源盒位于所述交流母排的上方；所述控制盒内设置脉冲分配单元，所述脉冲分配单元将输入的PWM控制信号进行处理和转换后传送给门极驱动器，并接收IGBT元件的开关状态和故障信号反馈；所述电源盒内设置驱动电源，驱动电源对输入电源进行转换后为门极驱动器供电；所述驱动盒内设置所述门极驱动器，所述门极驱动器控制所述IGBT元件的开关状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：忻力，陈明翊，马伯乐，陈玉其，杨光，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：实用新型
国别省市：