新型制動斬波功率單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣技術領域，具體是一種新型制動斬波功率單元。
【背景技術】
[0002]地鐵牽引系統(tǒng)的主要功能就是從中間直流回路取電，經(jīng)過牽引逆變功率單元上IGBT組成的三相電路進行逆變后，為列車的牽引電機供電，驅動地鐵車輛運行，同時通過制動斬波功率單元解決制動過程中或網(wǎng)壓波動時造成中間電壓過高，以致?lián)p害IGBT器件。地鐵牽引系統(tǒng)是地鐵車輛的核心，是地鐵車輛的動力源泉，由于地鐵站與站之間運行時間僅有幾分鐘，這就要求整個地鐵牽引系統(tǒng)動態(tài)響應要迅速、起停要快，并且要求平穩(wěn)，這就對牽引系統(tǒng)技術提出了更高要求。隨著人們生活水平的提高，出行時會優(yōu)先選擇安全、快捷、綠色環(huán)保的出行工具，對于大都市人們來說，地鐵是出行的最佳選擇，這就要求現(xiàn)有的地鐵運行間隔更短，承載客人更多，使得單位面積上的功率密度增大，這就要求一方面要求增大牽引功率，另一方面又要求壓縮牽引系統(tǒng)所占的空間。
[0003]與之相關的現(xiàn)有技術有:一、地鐵車輛的制動斬波功率單元兩套分別設計在兩個散熱器上，屬于兩套獨立的制動斬波功率單元，主電路間采用普通銅排和電纜連接，散熱器一般采用傳統(tǒng)鋁制散熱器，外加強迫風冷。該技術存在的缺點是:1)功率電路的結構復雜，功率電路出現(xiàn)故障時，不利于維護和更換；2)采用普通銅排連接，電路寄生電感大，功率器件容易損壞，電路可靠性差、效率低；整個主電路結構臃腫，電氣間隙距離要求大，占據(jù)空間大；3)功率增大時，擴容困難或不能實現(xiàn)。二、制動斬波功率單元一個散熱器上有兩套主電路。該技術的主要缺點是:雖然兩套主電路安裝在同一個散熱器上，但沒采用完全簡統(tǒng)化設計，不便于部件的更換、存儲，產品的成本較高。三、干線機車或地鐵中，一般制動功率單元和斬波功率單元是分開的，獨立工作的兩個產品。該技術的缺點是:制動功率單元和斬波功率單元各自獨立工作，在有限的機車或地鐵空間上占有很大體積，不便于安裝，并且設計成本高。
[0004]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術中存在問題，設計一種新型制動斬波功率單元，并應用在地鐵牽引系統(tǒng)的制動斬波裝置中，通過采用簡統(tǒng)化的主電路，高效的熱管散熱技術，實現(xiàn)了主電路的高度集成，不僅提高了功率密度，而且提高了功率變換電路的可靠性。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，而提供一種新型制動斬波功率單元。本實用新型應用在地鐵牽引系統(tǒng)的制動斬波裝置中，通過采用簡統(tǒng)化的主電路，高效的熱管散熱技術，實現(xiàn)了主電路的高度集成，不僅提高了功率密度，而且提高了功率變換電路的可靠性。
[0006]本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]—種新型制動斬波功率單元，包括散熱器和復合母排；所述散熱器包括上下兩段熱管散熱器單體，每段熱管散熱器單體包括散熱基板、若干根L型熱管和若干片散熱翅，其中，若干根L型熱管的豎管與散熱基板平行設置且直接并排的嵌入固定在散熱基板內，若干片散熱翅逐片相鄰的插裝固定在若干根L型熱管的橫管上，若干根L型熱管的橫管端部共同安裝固定有安裝板，安裝板兩側壓接有鉚接螺母；兩段熱管散熱器單體的兩個散熱基板上下對齊連接固定，在兩個散熱基板整體的表面固定有墊板框，在兩個散熱基板及墊板框的整體外部套裝固定有支撐框架；兩段熱管散熱器單體的兩組L型熱管及散熱翅的整體外部安裝有保護架，保護架的一端與散熱基板固定、另一端與安裝板固定；所述的復合母排包括三個形狀為L型扁平狀且疊放在一起的母排，三個母排從上到下依次為O母排、N母排和P母排，相鄰母排之間設有高絕緣強度材料；0母排、N母排和P母排的短板頂部分別向外延設有與短板垂直設置的O連接部、N連接部和P連接部，O連接部、N連接部和P連接部錯開布置，其中O連接部位于中間位置，N連接部和P連接部分置于兩側位置；三個母排作為一個整體，在其整體長板上從整體短板一側開始沿整體長板長度方向依次設有一對O接線端子、一對P接線端子、一對N接線端子和一對O接線端子，其中，O接線端子貫穿整體長板且通過焊接或冷壓的方法與O母排連接，同時O接線端子在穿過P母排和N母排的位置都設有絕緣環(huán)，絕緣環(huán)外包覆有有機聚酯薄膜；P接線端子貫穿整體長板且通過焊接或冷壓的方法與P母排連接，同時P接線端子在穿過O母排和N母排的位置都設有絕緣環(huán)，絕緣環(huán)外包覆有有機聚酯薄膜#接線端子貫穿整體長板且通過焊接或冷壓的方法與N母排連接，同時N接線端子在穿過O母排和P母排的位置都設有絕緣環(huán)，絕緣環(huán)外包覆有有機聚酯薄膜；
[0008]散熱器上安裝有兩路完全相同并相互獨立的制動斬波主電路，每路制動斬波主電路塊包括一個IGBT、一個二極管、一個溫度繼電器、一個配置板和一個驅動板；每路制動斬波主電路中的IGBT、二極管和溫度繼電器安裝固定在散熱器的兩個散熱基板整體的表面上，配置板安裝在對應的IGBT上，每路中的IGBT和二極管共同連接一個復合母排；兩個復合母排并排設置，每個復合母排上的O連接部、N連接部和P連接部通過復合母排支撐絕緣子連接固定在墊板框框頂處；兩個復合母排的整體長板上方共同設有一個支撐板，支撐板的兩側分別通過支撐柱固定在散熱器的散熱基板上，支撐板的中間位置安裝有轉換板，兩路制動斬波主電路中的兩個驅動板分置于轉換板的兩側；在墊板框框底處安裝有連接器。
[0009]一、本實用新型中的散熱器
[0010]本實用新型制動斬波功率單元以高效的熱管散熱器為基礎，為了達到高效的散熱效果，散熱器采用L型熱管，每個熱管的一端直接嵌入散熱基板，另一端伸出，和散熱翅片相連。為了便于組裝和運輸，本實用新型中的散熱器設計采用上下兩段結構，兩段散熱器在生產制造和運輸時都是各自獨立的，在功率模塊組裝時才通過框架將它們拼在一起。
[0011]由于熱管散熱器一般借助運行過程中的走行風或空氣自然冷卻，同時散熱功耗又較大，為了達到良好的散熱效果，勢必體積相對較大，整個高效熱管散熱器質量較重，因此在實際設計中，根據(jù)實際需要，一般采用標準的熱管，減少模具的投入，降低設計成本，縮短設計周期；把整個高效熱管散熱器分解成上下兩段熱管散熱器，質量和體積均減少很多，這樣便于運輸和組裝。
[0012]若干片散熱翅逐片相鄰的均勻插裝固定在若干根L型熱管的橫管上，有利于熱管內冷卻液體在液相和汽相間的轉化，冷卻液體一般采用純凈水，熱管內抽成真空，以降低水的沸點；為了保護熱管散熱器中的L型熱管及散熱翅，在若干根L型熱管的末端共同安裝有安裝板，并且在安裝板兩側壓接有四個鉚接螺母，便于與散熱管的保護架進行緊固，有利保護整個散熱管組不受到損壞，而影響散熱效果。
[0013]組裝本實用新型散熱器時，先將框架通過螺栓固定在產品專用工裝臺上，為了保證密封性良好，在上/下段散熱基板與框架連接的指定位置墊上涂有專用膠的墊板框，然后通過螺栓將框架和上/下段散熱基板固定成一體，固定螺栓灌裝密封膠，螺栓的頂端套上螺帽；最后將兩組L型熱管的豎管安裝固定在對應的散熱基板內，橫管的末端固定在保護架上的安裝板上，這樣就完成了分體式高效熱管散熱器組的組裝。
[0014]本實用新型中的散熱器有效解決了在機車、動車及地鐵系統(tǒng)中，由于空間有限，系統(tǒng)無法提供水冷卻系統(tǒng)或強迫風冷卻系統(tǒng)，但又要求散熱功率較大，散熱效率高的條件下的散熱問題；減小了冷卻系統(tǒng)的體積；本實用新型通過采用高效的分體式熱管散熱器組技術，省去了系統(tǒng)提供額外的水冷或強迫風冷系統(tǒng)，減小了冷卻系統(tǒng)的體積，利用運行中的走行風或空氣冷卻，并且散熱效率較高，采用標準的熱管，縮短設計周期，簡化裝置結構，減輕重量，縮小體積，降低了設計和運用維護成本，取得了較好的經(jīng)濟效益；本實用新型安裝維護方便，安全性高，對提高功率模塊及整個機車動車系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和壽命具有重要的意義。
[0015]進一步的，所述的散熱器中，每段熱管散熱器單體上安裝有17根L型熱管，L型熱管的豎管與橫管之間的夾角為97°。
[0016]二、本實用新型中的復合母排
[0017]本實用新型制動斬波復合母排融合了主電路中開關器件IGBT和二極管的電路功能，將高壓部分通過母排實現(xiàn)了電氣連接。根據(jù)電磁場理論，把連接導線做成扁平截面，在同樣截面下做的越薄越寬，它的寄生電感越小；相鄰導線內流過相反的電流，其磁場抵消，也可使寄生電感減小；而且相鄰導體間距離越小，寄生電感越?。徽摌O重疊區(qū)域越多，寄生電感越小。因此，本實用新型將母排設