CN103915738A - 复合母排及三相逆变电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合母排及三相逆变电路。该复合母排包括母排，所述母排的形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘；端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端或电路器件。本发明用以解决现有技术中电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生。

Description

复合母排及三相逆变电路

技术领域

本发明涉及电气技术，尤其涉及一种复合母排及三相逆变电路。

背景技术

电力机车的运行系统主要有牵引系统和辅助系统，其中牵引辅助变流器是保证电力机车实现电气牵引、制动以及辅助供应的重要器件，决定了电力机车高速运行的稳定性。

目前，牵引辅助变流器三相逆变电路中的关键部件，如绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）、支撑电容以及吸收电容等部件的电气连接通常采用电缆或铜排进行连接。在牵引辅助变流器工作状态下，由于IGBT自身存在电感，且在IGBT与直流储能电容之间连接的直流母线上也存在寄生电感，因此，采用电缆或铜排进行电气连接可导致三相逆变电路中存在较大的杂散电感。IGBT在开关的过程中，三相逆变电路将产生较高的尖峰电压，导致电路中的器件过热，容易损坏IGBT，并使三相逆变电路的可靠性变差。

发明内容

本发明提供一种复合母排及三相逆变电路，用以解决现有技术中三相逆变电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生。

本发明实施例提供一种复合母排，包括：

母排，所述母排的形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘；

端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；

连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端或电路器件。

本发明实施例提供一种三相逆变电路，包括三组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排；

所述复合母排为本发明实施例提供的复合母排，且所述复合母排至少包括三个所述母排，即第一母排、第二母排和第三母排；

所述第一母排通过第一连接部与直流输入端正极连接；所述第二母排通过第二连接部与直流输入端负极连接；所述第三母排通过第三连接部与所述放电电阻连接。

本发明实施例的技术方案通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，解决了现有技术中电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了电路的可靠性，且使得电路布局简单，体积减小，便于维护。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的复合母排的主视图；

图2为本发明实施例一提供的复合母排的左视图；

图3为本发明实施例一提供的复合母排的俯视图；

图4为本发明实施例二提供的复合母排的三维立体示意图；

图5为本发明实施例二提供的复合母排的三维立体示意图；

图6为图4的A部分示意图；

图7为图4的B部分示意图；

图8为本发明实施例二提供的三相逆变电路原理图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明实施例一提供的复合母排的主视图，图2为本发明实施例一提供的复合母排的左视图，图3为本发明实施例一提供的复合母排的俯视图。该复合母排的具体结构如下，包括母排1、端子2和连接部3。

母排1的形状为扁平状，至少两个所述母排1叠放在一起，相邻的所述母排1之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排1之间保持绝缘。端子2设置在所述母排1上，用于连接电路器件。连接部3设置在所述母排1上，用于连接直流输入端或电路器件。

其中，母排1设置成扁平状，增大截面的宽度，减小截面的厚度，能够减小电流流过时产生的磁通量，降低母排1的寄生电感。母排1宽度和厚度可根据应用电路中通过的电流大小设定，在保证能通过最大电流的前提下，增大截面的宽度，减小截面的厚度，以降低母排1的寄生电感。至少两个所述母排1叠放在一起，使得母排1之间的距离缩短，也能够降低母排1的寄生电感。相邻的所述母排1之间填充高绝缘强度材料，高绝缘强度材料的选用可根据相邻两个母排1之间的电位差来设定，以将相邻的所述母排1之间保持绝缘。母排1上设置有端子2，用于连接电路中的各器件，提供电量的输入和输出。母排1上还设置有连接部3，用于连接直流输入端，使得该母排1的电压为直流输入电压值，连接部3还用于连接电路器件，以实现各电路器件之间的连接。

该复合母排的工作原理为：母排通过连接部接入直流输入端，使得母排具有与直流输入电压相等的电位，复合母排中的端子与对应的母排连接，因此也具有与直流输入端相等的电压，根据电路原理将电路器件连接至母排上的各个端子，以获得电路器件所需的工作电压。

本实施例的技术方案，通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，解决了现有技术中电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了电路的可靠性，且使得电路布局简单，体积减小，便于维护。

在上述技术方案的基础上，端子优选可以通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并露出于所述复合母排外侧，或者端子通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并穿过相邻的所述母排，露出于所述复合母排外侧，且与所述相邻的所述母排绝缘，具体可以为：端子与最下层母排连接，穿过上面两层母排，露出于复合母排的外侧，以连接电路器件。母排上设置有过孔，用于端子通过该过孔穿过相邻的母排。过孔内壁涂覆绝缘膜，绝缘材料可采用一种有机聚脂薄膜，端子从过孔穿过，与相邻的母排保持绝缘。端子数量的选择和布局可按照应用电路的原理设定，本实施例对此不作限定。

优选的，本实施例中母排1可为铜排，具有电阻率低、热稳定性高的优点。母排的表面可采用电解镀锡，以提高焊接能力和耐腐蚀程度。母排表面除端子2的连接处和所述连接部3外，均涂覆绝缘材料。根据复合母排应用的电路所需的爬电距离和环境条件，对于叠放在一起的母排和高强度绝缘材料采用压模方式进行处理，形成一整体，复合母排的端面可采用密封胶将复合母排密封处理，防止母排端面发生起弧现象。

上述技术方案通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，解决了现有技术中电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了电路的可靠性，电路布局简单，灵活性得到提高，减小了电路的体积，便于电路器件的维护。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的复合母排的三维立体示意图，图5为本发明实施例二提供的复合母排的三维立体示意图，图6为图4的A部分示意图，图7为图4的B部分示意图，图8为本发明实施例二提供的三相逆变电路原理图。本实施例是在上述实施例的基础上，进一步优化了将复合母排应用到三相逆变电路中的技术方案。三相逆变电路包括三组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排。

其中，复合母排为上述实施例中提到的复合母排，且该复合母排包括三个所述母排叠放在一起，从下层至上层依次为第一母排11、第二母排12和第三母排13。第一母排11通过第一连接部31与外部直流输入端正极41连接；所述第二母排12通过第二连接部32与外部直流输入端负极42连接；所述第三母排13通过第三连接部33与所述放电电阻51连接。母排的电位可按照复合母排应用的三相逆变电路中直流输入端的电压设定，例如：第一母排11的电位为+U₀，第二母排12的电位为0V，第三母排13的电位为+U₀/2。

本实施例提供的三相逆变电路中包括三组功率器件，每一组功率器件包括四个IGBT组成三相逆变电桥电路，分别为桥路43、桥路44和桥路45，通过IGBT的高频率开关动作，将直流电转换为交流电，桥路两端分别连接复合母排中的第一母排11和第二母排12，桥路中间接交流输出端，以输出交流电压，例如：桥路43的一端接第一母排11中的第一端子21和第二端子22，以使桥路43的一端接入直流电正极，桥路43的另一端接第二母排12中的第三端子23和第四端子24，以使桥路43的一端接入直流电负极，桥路43中间接交流输出外部端子46，以输出三相交流电中的一相，其他两组IGBT桥路可以类似的方式连接到复合母排的端子上。三组IGBT的桥路43、桥路44以及桥路45的中间分别接交流输出外部端子46、交流输出外部端子47及交流输出外部端子48，以输出三相交流电。三组IGBT的驱动电路81、驱动电路82以及驱动电路83分别连接各IGBT的栅极，并与复合母排的第四连接部34、第五连接部35和第六连接部36连接，与复合母排固定成一整体，驱动IGBT实现开关动作。

储能器件包括吸收电容和支撑电容，具体可以为：吸收电容包括电容61、电容62和电容63，分别连接至复合母排，例如：电容61的一端连接至第一母排11的第七连接部37，另一端连接至第二母排12的第八连接部38，与IGBT的桥路43并联连接至复合母排，以在IGBT开关的过程中抑制IGBT关断电压尖峰。支撑电容包括第一电容组71和第二电容组72，第一电容组71由4个并联连接的电容组成，第一电容组71两端分别连接至第一母排11和第三母排13，第二电容组72由4个并联连接的电容组成，第二电容组72两端分别连接第三母排13和第二母排12。具体的，第一电容组71中的电容711的正极连接至第一母排11的第五端子25，负极连接第三母排13的第六端子26，第二电容组72中的电容721的正极连接至第三母排13的第七端子27，负极连接第二母排12的端子第八端子28。其它电容可以类似的方式连接至复合母排，用以滤除直流输入电压中的纹波，使直流电压保持稳定。

放电电阻51包括四个电阻组成电桥电路，放电电阻51的一端连接第一母排11的第九连接部39，另一端连接第二母排12的第十连接部310，桥臂中间连接第三母排13的第三连接部33，用于当三相逆变电路断电后，电路器件中的残余电荷通过该放电电阻51进行释放。

上述技术方案中的复合母排中各母排采用1mm厚的铜排，铜排表面电解镀锡，镀锡层为100%金属锡，其厚度大于或等于15μm，两层相邻的母排之间填充高绝缘强度材料，厚度小于0.8mm。母排表面除端子连接处和连接部外均涂覆绝缘材料，厚度小于0.4mm。采用上述技术方案使得三相逆变电路中的复合母排产生的寄生电感可以小于50nH，能够承受交流2500V的电压。

本实施例提供的技术方案通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，并通过储能器件滤除直流输入电压中的纹波和吸收IGBT在关断过程中产生的尖峰电压，解决了三相逆变电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了三相逆变电路的可靠性，电路布局简单，灵活性得到提高，减小了三相逆变电路的体积，便于电路器件的维护。

对于上述实施例中提供的三相逆变电路，本领域技术人员也可根据应用的场景不同设计相应的三相逆变电路，其中采用的复合母排也可根据三相逆变电路中所用到的电路器件设定，包括设定母排的形状、尺寸，叠放形式，设定端子的数量、排布形式以及端子引出方式，本实施例对此均不作限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种复合母排，其特征在于，包括：

母排，所述母排的形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘；

端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；

连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端或电路器件。

2.根据权利要求1所述的复合母排，其特征在于，所述端子通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并露出于所述复合母排外侧；或

所述端子通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并穿过相邻的所述母排，露出于所述复合母排外侧，且与所述相邻的所述母排绝缘。

3.根据权利要求2所述的复合母排，其特征在于，所述相邻的所述母排设置有过孔，所述过孔内壁涂覆绝缘膜，所述端子从所述过孔穿过，与所述相邻的所述母排保持绝缘。

4.根据权利要求1所述的复合母排，其特征在于，所述母排为铜排。

5.根据权利要求4所述的复合母排，其特征在于，所述母排表面镀锡。

6.根据权利要求1所述的复合母排，其特征在于，所述母排表面除所述端子连接处和所述连接部外，均涂覆绝缘材料。

7.根据权利要求1-6任一所述的复合母排，其特征在于，各所述母排和高强度绝缘材料采用压模方式进行处理，形成一整体。

8.一种三相逆变电路，包括三组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排；

其特征在于，所述复合母排为权利要求1-7任一所述的复合母排，且所述复合母排包括三个所述母排，即第一母排、第二母排和第三母排；

所述第一母排通过第一连接部与直流输入端正极连接；所述第二母排通过第二连接部与直流输入端负极连接；所述第三母排通过第三连接部与所述放电电阻连接。