基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明為一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，包括散熱器以及設(shè)置在散熱器上的斬波部和整流部，斬波部包括兩個(gè)雙管并聯(lián)的IGBT;散熱器上還設(shè)有用于電氣連接放電電阻、支撐電容、IGBT和IGBT端吸收電容的復(fù)合母排，散熱器的端部設(shè)置有若干個(gè)電氣連接端子，復(fù)合母排、整流二極管、吸收電阻和吸收電容的對(duì)外連接端子與若干個(gè)電氣連接端子電連接。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，節(jié)省空間，便于維護(hù)更換，降低維護(hù)成本;采用兩個(gè)電壓等級(jí)1700V的IGBT進(jìn)行雙管并聯(lián)，增加了電壓等級(jí)，增大了散熱面積，減少了功率損
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)車(chē)充電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元。

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)車(chē)輔助電源系統(tǒng)提供DC720V供電制式給充電機(jī)功率單元，開(kāi)關(guān)頻率比較高的 情況下，使用1200V等級(jí)IGBT或者兩個(gè)IGBT串聯(lián)，這樣的缺點(diǎn)是：1)由于IGBT在導(dǎo)通和關(guān) 斷的過(guò)程中因?yàn)槁└械拇嬖?，引起電壓尖峰?200V電壓等級(jí)的IGBT容易損壞；2) IGBT串 聯(lián)，功率密度比較大，功率損耗大。
[0003] 充電機(jī)功率單元主電路對(duì)外連接使用銅排或者電纜，這樣的缺點(diǎn)是：主電路對(duì)外 電連接使用電纜或銅排時(shí)，不但在走線布局、端子連接上占據(jù)大量的空間，而且在功率模塊 維護(hù)更換時(shí)工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)，可能會(huì)影響機(jī)車(chē)正常運(yùn)營(yíng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，而提供一種基于雙管并聯(lián) 的充電機(jī)功率單元。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，包括散熱器，以及設(shè)置在散熱器上的斬波部和 整流部；所述的散熱器上設(shè)置有框架，所述的斬波部包括IGBT、IGBT端吸收電容、IGBT驅(qū)動(dòng) 板、兩個(gè)放電電阻和兩個(gè)支撐電容；所述的整流部包括吸收電路和整流二極管，其中所述的 吸收電路包括串聯(lián)的吸收電阻和吸收電容；斬波部中IGBT的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，在散熱器上還設(shè) 有用于電氣連接放電電阻、支撐電容、IGBT端吸收電容和IGBT的復(fù)合母排；兩個(gè)IGBT、兩個(gè) 放電電阻和整流二極管貼附設(shè)置在散熱器上，復(fù)合母排貼附設(shè)置在兩個(gè)IGBT上，IGBT驅(qū) 動(dòng)板設(shè)置在散熱器的框架上；散熱器的端部設(shè)置有若干個(gè)電氣連接端子，復(fù)合母排、整流二 極管、吸收電阻和吸收電容的對(duì)外連接端子與若干個(gè)電氣連接端子電連接。
[0006] 本發(fā)明充電機(jī)功率單元的電路結(jié)構(gòu)及原理見(jiàn)圖1所示： 整個(gè)電路由斬波部A和整流部B組成，其中斬波部A和變壓器C連接，變壓器C又和整 流部B連接： 1)斬波部分 VI和V2為兩個(gè)IGBT，組成雙管并聯(lián)單相逆變電路，通過(guò)IGBT的開(kāi)關(guān)控制，將直流電壓 逆變?yōu)榻涣鞣讲娫础1和C2為主電路的直流端的兩個(gè)支撐電容，用來(lái)支撐直流回路電 壓，保證直流回路電壓的波動(dòng)在要求的范圍內(nèi)，兩個(gè)支撐電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)稱為直流電源的中 點(diǎn)。C3為IGBT端吸收電容，即IGBT過(guò)電壓吸收電容，用來(lái)吸收IGBT關(guān)斷時(shí)，在IGBT端產(chǎn) 生的過(guò)電壓，IGBT端吸收電容起濾波功能。。R1為兩個(gè)放電電阻，即直流回路的放電電阻， 兩個(gè)放電電阻是被集成在一個(gè)單元上的，其保證主電路斷電后，直流回路電容上的殘余電 壓在要求的時(shí)間內(nèi)降低到安全電壓50V以下，兩個(gè)支撐電容和放電電阻起均壓功能。兩個(gè) 串聯(lián)后的整體又與C3并聯(lián)。" + 為斬波部分的直流輸入。Μ和ALT為斬波部分的單 相交流輸出，連接到高頻變壓器輸入側(cè)。
[0007] 2)整流部分 B3和B2為整流部分的交流輸入，B1為直流輸出。
[0008] 3)控制部分 DRV1是IGBT的驅(qū)動(dòng)電路，每塊驅(qū)動(dòng)電路板提供兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變橋臂的兩個(gè) IGBT單元工作，同時(shí)將IGBT開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)反饋給控制單元。
[0009] bl為溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)功率變換單元的溫度高于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變換，并 將此開(kāi)關(guān)信號(hào)傳送給控制單元。
[0010] 4)層疊式模塊化設(shè)計(jì) 為了減小空間占用，利于裝卸。本發(fā)明功率單元采用了層疊式模塊化設(shè)計(jì)，最下面為散 熱器，各個(gè)功率器件安裝在散熱器的表面，功率器件表面通過(guò)復(fù)合母排的鋪設(shè)，將主電路的 所有部件連接在一起。復(fù)合母排的設(shè)計(jì)應(yīng)用，一方面，充分利用了空間，另一方面，減小了主 電路的雜散電感，降低IGBT關(guān)斷時(shí)的過(guò)電壓。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的復(fù)合母排為"T"形結(jié)構(gòu)，復(fù)合母排的橫板上設(shè)置有四個(gè)用于電 連接兩個(gè)支撐電容的第一電氣連接孔；復(fù)合母排上位于橫板一側(cè)的端部設(shè)置有三個(gè)用于電 連接兩個(gè)放電電阻的第一接線端子；復(fù)合母排的堅(jiān)板上設(shè)置有四個(gè)用于電連接兩個(gè)IGBT 的第二電氣連接孔；復(fù)合母排堅(jiān)板的兩側(cè)緊鄰堅(jiān)板端部的位置向上延設(shè)有一對(duì)用于連接 IGBT端吸收電容的第二接線端子；復(fù)合母排堅(jiān)板的端部設(shè)置有三個(gè)對(duì)外連接端子，復(fù)合母 排通過(guò)對(duì)外連接端子與設(shè)置在散熱器上的電氣連接端子電連接；復(fù)合母排由多層銅板疊壓 而成，且各銅板之間設(shè)置有絕緣材料，復(fù)合母排的外表面設(shè)置有聚酯薄膜；斬波部中的各器 件分別與復(fù)合母排中不同層的銅排電連接。
[0012] 所述的散熱器上還設(shè)置有用于檢測(cè)所述功率單元溫度的溫度繼電器。
[0013] 本發(fā)明從機(jī)車(chē)輔助電源的實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，將電壓等級(jí)為1700V的IGBT進(jìn)行雙 管并聯(lián)，采用集成的模塊化結(jié)構(gòu)，將IGBT器件、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、復(fù)合母排、電路支撐電容、過(guò) 電壓吸收電路、風(fēng)冷散熱器等部件功能整合在一起，解決了以下方面問(wèn)題：1)提高了模塊電 壓等級(jí)，增大了散熱面積，減小了功率損耗；2)減小系統(tǒng)體積、重量，并且方便充電機(jī)功率單 元的維修維護(hù)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果如下： 1)本發(fā)明充電機(jī)功率單元采用模塊化設(shè)計(jì)，節(jié)省空間，便于維護(hù)更換，降低維護(hù)成本。
[0015] 2)本發(fā)明充電機(jī)功率單元采用兩個(gè)電壓等級(jí)1700V的IGBT進(jìn)行雙管并聯(lián)，增加了 電壓等級(jí)，增大了散熱面積，減少了功率損耗。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明充電機(jī)功率單元的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明充電機(jī)功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明充電機(jī)功率單元中復(fù)合母排的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明充電機(jī)功率單元中復(fù)合母排、IGBT和支撐電容安裝示意圖。
[0020] 圖中：1-散熱器、2- IGBT驅(qū)動(dòng)板、3-支撐電容、4-IGBT端吸收電容、5-吸收電阻、 6_吸收電容、7-IGBT、8-復(fù)合母排、8-1-第一電氣連接孔、8-2-第一接線端子、8-3-第二電 氣連接孔、8-4-第二接線端子、8-5-對(duì)外連接端子、9-電氣連接端子、10-溫度繼電器。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述： 如圖1至圖4所示，一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，包括散熱器1，以及設(shè)置在 散熱器1上的斬波部和整流部；所述的散熱器1上設(shè)置有框架，所述的斬波部包括IGBT 7、 IGBT端吸收電容4、IGBT驅(qū)動(dòng)板2、兩個(gè)放電電阻和兩個(gè)支撐電容3 ;所述的整流部包括吸 收電路和整流二極管，其中所述的吸收電路包括串聯(lián)的吸收電阻5和吸收電容6 ;斬波部中 IGBT 7的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，在散熱器1上還設(shè)有用于電氣連接放電電阻、支撐電容3、IGBT端吸 收電容4和IGBT 7的復(fù)合母排8 ;兩個(gè)IGBT 7、兩個(gè)放電電阻和整流二極管貼附設(shè)置在散 熱器1上，復(fù)合母排8貼附設(shè)置在兩個(gè)IGBT 7上，IGBT驅(qū)動(dòng)板2設(shè)置在散熱器1的框架 上；散熱器1的端部設(shè)置有若干個(gè)電氣連接端子9,復(fù)合母排8、整流二極管、吸收電阻5和 吸收電容6的對(duì)外連接端子與若干個(gè)電氣連接端子9電連接。
[0022] 具體實(shí)施時(shí)，所述的復(fù)合母排8為"T"形結(jié)構(gòu)，復(fù)合母排8的橫板上設(shè)置有四個(gè)用 于電連接兩個(gè)支撐電容3的第一電氣連接孔8-1 ;復(fù)合母排8上位于橫板一側(cè)的端部設(shè)置 有三個(gè)用于電連接兩個(gè)放電電阻的第一接線端子8-2 ;復(fù)合母排8的堅(jiān)板上設(shè)置有四個(gè)用 于電連接兩個(gè)IGBT7的第二電氣連接孔8-3 ;復(fù)合母排8堅(jiān)板的兩側(cè)緊鄰端部的位置向上 延設(shè)有一對(duì)用于連接IGBT端吸收電容4的第二接線端子8-4 ;復(fù)合母排8堅(jiān)板的端部設(shè)置 有三個(gè)對(duì)外連接端子8-5,復(fù)合母排8通過(guò)對(duì)外連接端子8-5與設(shè)置在散熱器1上的電氣連 接端子9電連接；復(fù)合母排8由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設(shè)置有絕緣材料，復(fù)合母 排8的外表面設(shè)置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與復(fù)合母排8中不同層的銅排電連 接。
[0023] 所述的散熱器1上還設(shè)置有用于檢測(cè)所述功率單元溫度的溫度繼電器10。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，包括散熱器（1 )，以及設(shè)置在散熱器（1)上的 斬波部和整流部；所述的散熱器（1)上設(shè)置有框架，所述的斬波部包括IGBT (7)、IGBT端吸 收電容（4)、IGBT驅(qū)動(dòng)板（2)、兩個(gè)放電電阻和兩個(gè)支撐電容（3);所述的整流部包括吸收電 路和整流二極管，其中所述的吸收電路包括串聯(lián)的吸收電阻（5)和吸收電容（6);其特征在 于：斬波部中IGBT (7)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，在散熱器（1)上還設(shè)有用于電氣連接放電電阻、支撐 電容（3)、IGBT端吸收電容（4)和IGBT (7)的復(fù)合母排（8);兩個(gè)IGBT (7)、兩個(gè)放電電阻 和整流二極管貼附設(shè)置在散熱器（1)上，復(fù)合母排（8)貼附設(shè)置在兩個(gè)IGBT (7)上，IGBT 驅(qū)動(dòng)板（2 )設(shè)置在散熱器（1)的框架上；散熱器（1)的端部設(shè)置有若干個(gè)電氣連接端子（9 )， 復(fù)合母排（8)、整流二極管、吸收電阻（5)和吸收電容（6)的對(duì)外連接端子與若干個(gè)電氣連 接端子（9)電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，其特征在于：所述的復(fù)合 母排（8)為"T"形結(jié)構(gòu)，復(fù)合母排（8)的橫板上設(shè)置有四個(gè)用于電連接兩個(gè)支撐電容（3)的 第一電氣連接孔（8-1);復(fù)合母排（8 )上位于橫板一側(cè)的端部設(shè)置有三個(gè)用于電連接兩個(gè)放 電電阻的第一接線端子（8-2);復(fù)合母排（8)的堅(jiān)板上設(shè)置有四個(gè)用于電連接兩個(gè)IGBT (7) 的第二電氣連接孔（8-3 );復(fù)合母排（8 )堅(jiān)板的兩側(cè)緊鄰端部的位置向上延設(shè)有一對(duì)用于連 接IGBT端吸收電容（4)的第二接線端子（8-4);復(fù)合母排（8)堅(jiān)板的端部設(shè)置有三個(gè)對(duì)外 連接端子（8-5 )，復(fù)合母排（8 )通過(guò)對(duì)外連接端子（8-5 )與設(shè)置在散熱器（1)上的電氣連接 端子（9)電連接；復(fù)合母排（8)由多層銅板疊壓而成，且各銅板之間設(shè)置有絕緣材料，復(fù)合 母排（8)的外表面設(shè)置有聚酯薄膜；斬波部中的各器件分別與復(fù)合母排（8)中不同層的銅 排電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于雙管并聯(lián)的充電機(jī)功率單元，其特征在于：所述的 散熱器（1)上還設(shè)置有用于檢測(cè)所述功率單元溫度的溫度繼電器（10)。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK104218812SQ201410497543
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】張丹, 牛勇, 陳宏 , 劉革莉, 尹梅 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司