本實用新型總體涉及軌道車輛，尤其涉及電氣軌道車輛中的車載供電單元。

背景技術：

電氣軌道車輛中的車載供電單元例如可以包括牽引變流器和輔助供電單元。牽引變流器用于為例如軌道車輛中的牽引電機提供電能，而輔助供電單元用于為例如車上的暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)或照明系統(tǒng)提供電能。

大型牽引變流器廣泛用于為電氣軌道車輛，特別是高速列車提供電力。例如，在高速電動車組中通常在整個列車內(nèi)安裝若干牽引變流器。該牽引變流器用來將從電氣軌道車輛的受電弓或集電靴等電流收集器處獲得的電能轉換為適于驅動牽引電機的電能。

對于這種大型牽引變流器，模塊化設計是非常有意義的。通過模塊化設計可以簡化工程接口，還可以提供易于安裝和維護的可更換單元。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個目的在于提供一種用于電氣軌道車輛的車載的功率模塊，其能夠給牽引電機提供動力且結構緊湊、易于更換。本實用新型的另一個目的在于提供一種電氣軌道車輛中的車載功率模塊，其接口簡單、成本低且便于生產(chǎn)和維修。

根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種用于電氣軌道車輛的功率模塊，其用于為牽引電機提供電力，其特征在于，所述功率模塊包括：一個冷卻板；至少一個功率半導體器件，其靠近所述冷卻板設置；一低電感母排，所述功率半導體器件連接到所述低電感母排，所述低電感母排的一端連接有一個能夠連接到一直流回路中的直流連接器，另一端連接有一個能夠連接到一個電氣負載的負載連接器；至少一個驅動板，其驅動所述功率半導體器件。

優(yōu)選地，所述功率模塊包括并聯(lián)連接的至少兩個所述功率半導體器件。

更為優(yōu)選地，所述功率模塊為單相功率模塊或者集成有三相的三相功率模塊。

可選地，所述直流連接器易于插入或脫離一個牽引變流器中的連接器。優(yōu)選地，所述直流連接器為刀片式連接器。

可選地，所述冷卻板包括水流通道，且具有水冷連接器。優(yōu)選地，所述冷卻板(110)為熱沉或散熱器。更為優(yōu)選地，所述冷卻板連接到一個風冷通道，所述風冷通道具有加強空氣流動的裝置。

本實用新型提供的上述功率模塊結構緊湊、接口簡單。由于該功率模塊將功率半導體器件的驅動和冷卻設備集成到一個單一單元，因而減輕了重量、降低了生產(chǎn)成本，以及簡化了技術接口的復雜性。如果發(fā)生故障，故障所造成的影響局限于受影響的功率模塊本身，而這一功率模塊是易于更換的。此外，直流連接器采用易于插拔的連接器，從而整個功率模塊易于插入或脫離牽引變流器內(nèi)的連接器。另外，上述功率模塊可以根據(jù)實際需要采用不同的IGBT配置方式或電壓等級。由此，上述功率模塊可以方便地適應各種現(xiàn)實需求。

下文將以明確易懂的方式，結合附圖說明優(yōu)選實施例，對切換裝置的上述特性、技術特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。

附圖說明

以下附圖僅對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。

圖1示例性地示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的功率模塊的布局示意圖。

圖2示意性地示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的功率模塊的立體圖。

具體實施方式

為了對實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式，在各圖中相同的標號表示結構相同或結構相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術方案。

為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本實用新型相關的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結構。另外，為使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。

在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形。另外，在本文中，“第一”、“第二”等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示它們的重要程度及順序等。

以高速電氣動車組為例。在高速電氣動車組中通常在整個列車內(nèi)分布式地安裝有若干牽引變流器，每個牽引變流器具有若干功率模塊(power module)，每個功率模塊例如包括若干功率半導體器件(例如IGBT(絕緣柵門極晶體管))。這里的功率模塊也稱之為相模塊(phase module)，其例如用來向其電氣負載提供單相或多相(三相)的電流。

圖1示例性地示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的功率模塊100的布局示意圖。該功率模塊100包括一個冷卻板110、功率半導體器件(power semiconductors)120、低電感母排(bus bar)130，以及驅動板140。在圖1中，2個功率半導體器件120并排置于冷卻板110上，另外對稱的例如2個功率半導體器件未示出。低電感母排130連接各個功率半導體器件120。低電感母排130的一端通過一個直流連接器132連接到直流回路(DC link)中，另一端連接有一個負載連接器135。負載連接器150可以連接到一個電氣負載，例如一個牽引電機。驅動板140用來驅動或控制功率半導體器件120。

如圖1所示，功率半導體器件120設置于冷卻板110上。功率半導體器件120也可以靠近冷卻板110設置。功率半導體器件120例如為具有開關功能的功率電子器件，其也可以起到例如4象限斬波器(4quadrant-chopper)的整流作用，或者用作脈寬調(diào)制逆變電源。功率半導體器件120例如為IGBT器件，其在工作中會發(fā)熱。冷卻板110可以降低功率半導體器件120的溫度，以避免例如IGBT的功率半導體器件因過熱而停止工作。在本實用新型的實施例中，以IGBT為例描述功率半導體器件120，但是本領域技術人員可以理解的是，功率半導體器件120還可以是其他具有開關功能的功率電子器件，例如BJT等。

圖1中的驅動板140用來驅動或控制功率半導體器件120。驅動板140還具有兩個接口，其一用來連接控制線，另一用來連接低壓電源(例如24V)。這樣，驅動板140能夠根據(jù)實際硬件要求來驅動IGBT 120。

優(yōu)選地，圖1所示的功率模塊100結構緊湊且將牽引變流器中用于控制IGBT的驅動板140和冷卻板110集成到一個單一單元中，從而減輕了重量、降低了生產(chǎn)成本，以及簡化了技術接口的復雜性。

在圖1的例子中，優(yōu)選地，根據(jù)需要，功率模塊100中的功率半導體器件120可以替換為不同電壓等級的IGBT器件。例如，功率模塊100內(nèi)的IGBT 120可以為支持3.3kV、4.5kV或6.5kV的IGBT中的任一一種。可選地，如果在某些情況下所需的高輸出電流超出了單個IGBT器件的輸出能力，還可以將兩個或兩個以上IGBT器件并聯(lián)連接，以實現(xiàn)高輸出電流。可選地，根據(jù)需要，功率模塊100還可以包括配置成全橋、二極管橋或斬波方式的IGBT組中任一一種。

更為優(yōu)選地，根據(jù)配置需要，功率模塊100還可以配置成一個單相的功率模塊，或者一個集成有三相的功率模塊。根據(jù)相的選擇，實際的功率模塊會相應變化，例如功率模塊100內(nèi)負載連接器135的數(shù)目，以及驅動板140的數(shù)目也會不同。由此，對于提供三相交流電的例子而言，牽引變流器可以使用3個單相功率模塊，或者使用1個三相功率模塊。

圖2示例性地示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的功率模塊200。功率模塊200是根據(jù)實際需求配置好的一款，其配置成采用水冷冷卻且具有單相輸出。在圖2的例子中，功率模塊200包括冷卻板210、直流連接器232、負載連接器235、驅動板240以及一個殼體250，其中殼體250內(nèi)容納有圖1所示的功率半導體器件120以及低電感母線排130。

在圖2的例子中，冷卻板210能夠連接到一個水冷系統(tǒng)。例如，冷卻板210內(nèi)可設置有水流通道且冷卻板210具有兩個水冷連接器218，其一為入口連接器，另一個為出口連接器。水冷連接器218可連接到外部的水流通路中?？蛇x地，功率模塊200還可以配置成強風冷或自然風冷。在自然風冷情況下，冷卻板210可以被替換為熱沉或具有空氣通道的散熱器，且連接到風冷通路中。在強風冷情況下，冷卻板210可以替換為具有空氣通道的散熱器，并連接到利用外部風扇實現(xiàn)強風冷的通路中，其中所述風扇能夠加強通路中的空氣流動。

圖2的例子中，直流連接器232優(yōu)選為一種易于插拔的連接端子，其優(yōu)選采用刀片式連接器(blade connector)。由此，功率模塊200可以方便地插入或脫離牽引變流器中的連接器，這樣整個功率模塊200更便于組裝、維修和更換。

如上所述功率模塊結構非常緊湊且易于更換。上述功率模塊其將功率半導體的控制和冷卻設備集成到一個單一單元中，從而減輕了重量、降低了生產(chǎn)成本，以及簡化了工程接口的復雜性。如果發(fā)生故障，故障所造成的影響局限于受影響的功率模塊本身，而這一功率模塊是易于更換的。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特征的組合、分割或重復，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。