CN104167935A

CN104167935A - 新型三相输出复合母排

Info

Publication number: CN104167935A
Application number: CN201410448004.6A
Authority: CN
Inventors: 陈宏�; 牛勇; 张丹; 冷丽英; 朱杭杭
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN104167935B

Abstract

本发明涉及辅助变流器连接技术，具体为一种新型三相输出复合母排。解决了目前用于牵引辅助变流器的输出母排回路杂散电感大、安装不便以及设计成本高的技术问题。一种新型三相输出复合母排，包括由下而上层叠设置、表面均采用热敷处理且长度递减的T、S、R三层铜排；铜排厚度均为2mm，铜排表面电解镀锡，锡层厚度5-15微米；每层铜排表面采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度小于0.8mm；相邻铜排之间粘附有聚酯薄膜；所述T、S、R三层铜排均通过一端上下对齐。本发明采用新型热敷和叠层相结合的三相输出复合母排取代电缆、铜排、热敷母或叠层复合母排排进行电气连接，减少了以往接线的繁杂，使得布局简单，方便主电路的维修和维护。

Description

新型三相输出复合母排

技术领域

本发明涉及辅助变流器连接技术，具体为一种新型三相输出复合母排。

背景技术

随着中国铁路重载技术的发展，一方面需要继续提升单机功率，另一方面又要保持或减小单位功率的体积，这就需要运用新技术、新材料来优化系统结构，来满足高压、大电流牵引辅助变流器的高速发展。目前牵引辅助变流器的三相交流输出无非采用两种方式连接，一种是采用电缆、裸铜排或者用绝缘材料将裸铜排覆盖的传统方式，另一种是采用目前较为流行的层压式聚酯薄膜复合母排，但上述技术都存在一些缺点，不能满足一些产品设计要求，具体分析如下：若采用传统方式连接时，一方面连接时电气间隙增大，导致整个功率单元体积增大，占用变流器的空间增大，影响列车整个空间减小和总质量的减少，不能满足机车重载高密度的发展；另一方面安装不方便、损耗大、散热差、温升高。若三相交流输出回路采用层压式的聚酯薄膜复合母排，则设计成本高，不经济；同时，由于为了保证绝缘耐压、局部放电要求，母排边缘的压合处至少满足7mm以上，占用空间尺寸大，因此在一些产品中不适用。综上所述，现有技术大大限制了这些产品朝着高频小型化、智能化、高可靠性、高经济性的方向发展。

发明内容

本发明为解决目前用于牵引辅助变流器的输出母排回路杂散电感大、安装不便以及设计成本高的技术问题，提供一种新型三相输出复合母排。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种新型三相输出复合母排，包括由下而上层叠设置、表面均采用热敷处理且长度递减的T、S、R三层铜排；每层铜排厚度均为2mm，铜排表面电解镀锡，锡层厚度5-15微米；每层铜排表面采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度小于0.8mm；相邻铜排之间粘附有聚酯薄膜；所述T、S、R三层铜排均通过一端上下对齐；所述T层铜排的一端在靠近其下角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有T相输出端连接孔，T层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分开有一对IGBT V3连接孔；S层铜排的一端中部向外侧延伸且延伸段上开有S相输出端连接孔，S层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分上开有一对IGBT V2连接孔；所述R层铜排的一端在靠近其上角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有R相输出端连接孔，R层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且其上开有一对IGBT V1连接孔；所述T、S、R层铜排上的延伸段在水平面上的投影互不重叠；所述IGBT V1连接孔、IGBT V2连接孔、IGBT V3连接孔在水平面上的投影互不重叠。

本发明从实际应用需求出发，并充分利用热敷母排和层压式母排的优点，设计出一种新型三相输出复合母排，主要解决了以下方面问题： 1）解决了主电路采用电缆、铜排、热敷母排连接多，布局复杂，方便主电路的安装、维修和维护； 2）解决了主电路采用普通连接方式时载流小、损耗大、温升高、电路可靠性差的问题； 3）有效地减小了系统体积，重量，满足机车重载高密度的发展； 4）有效地降低了设计成本、提高产品的市场竞争力。

图1为辅助逆变三相输出和输出端子排通过本发明所述复合母排实现电气连接的电路原理图。由原理图可知，DC+、DC-为直流输入端，RST输出母排R、S、T为模块三相交流输出；V1、V2、V3为双管IGBT功率器件，通过ACU进行控制，从而实现直流800V到三相交流400V逆变。

本发明所述的新型复合母排融合了主电路原理图中网格线部分标识的电路功能，将三相交流输出与输出端子排之间通过本复合母排实现了电气连接，本复合母排采用3块2mm厚的铜排，铜排表面电解镀锡（100%锡），厚度5-15微米；每根铜排表面采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度<0.8mm，并且均匀分布；每两根铜排之间采用聚酯薄膜进行高温粘合，这样既能将三根母排组成一个整体、减小空间，方便安装，又能够起到绝缘作用，能够满足AC3500V/50Hz/60s耐压试验和1100V/50Hz局部放电试验，延长母排的使用寿命。

本发明采用新型热敷和叠层相结合的三相输出复合母排取代电缆、铜排、热敷母或叠层复合母排排进行电气连接，减少了以往接线的繁杂，使得布局简单，质量更可靠；减小了系统的体积及重量，方便主电路的维修和维护；更为重要的是有效减小了设计成本，并提高了单位体积上的功率，满足机车重载高密度的发展，提高了产品的市场竞争力。

本发明克服了目前常用的两种方式连接的缺点，并充分利用其优点，采用新工艺、新材料设计出一种新型三相输出复合母排，集成度好，满足了产品高频小型化、智能化、高可靠性、高经济性的要求。

附图说明

图1 辅助逆变三相输出和输出端子排通过本发明所述复合母排实现电气连接的电路原理图。

图2本发明三维结构示意图一。

图3本发明三维结构示意图二。

图4本发明的主视结构示意图。

图5本发明三维结构示意图三。

1-T相输出端连接孔，2-S相输出端连接孔，3-R相输出端连接孔，4-IGBT V3连接孔，5-IGBT V2连接孔，6-IGBT V1连接孔，7-聚酯薄膜。

具体实施方式

一种新型三相输出复合母排，包括由下而上层叠设置、表面均采用热敷处理且长度递减的T、S、R三层铜排；铜排厚度均为2mm，铜排表面电解镀锡，锡层厚度5-15微米；每层铜排表面采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度小于0.8mm；相邻铜排之间粘附有聚酯薄膜7；所述T、S、R三层铜排均通过一端上下对齐；所述T层铜排的一端在靠近其下角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有T相输出端连接孔1，T层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分开有一对IGBT V3连接孔4；S层铜排的一端中部向外侧延伸且延伸段上开有S相输出端连接孔2，S层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分上开有一对IGBT V2连接孔5；所述R层铜排的一端在靠近其上角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有R相输出端连接孔3，R层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且其上开有一对IGBT V1连接孔6；所述T、S、R层铜排上的延伸段在水平面上的投影互不重叠；所述IGBT V1连接孔6、IGBT V2连接孔5、IGBT V3连接孔4在水平面上的投影互不重叠。

相邻铜排之间采用0.25mm聚酯薄膜进行高温粘合。

从图3、4所示可以明确的看出T、S、R层铜排上的延伸段在水平面上的投影相互交错且顺次排列； IGBT V1连接孔6、IGBT V2连接孔5、IGBT V3连接孔4在水平面上的投影相互不重叠，互不干涉，且顺次排列。

根据电路原理，将复合母排设计为“R”、“S”、“T”三层，三相之间电压为400Vac，相位之间相差120度；考虑整个母排的占据空间大小，所以每层之间的距离在满足电压电流的条件下要尽量小，每层铜排表面根据相应标准要求采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度<0.8mm，并且均匀分布；每两层铜排之间必须用高绝缘强度的材料隔离，绝缘材料的选择与所承受的电压和层间距离有关，该复合母排交流回路额定电压为交流400V，同时结合主电路情况，耐压值为3500V。

选择0.25 mm聚酯薄膜进行高温粘合，这种材料在高湿下电气性能好，具有阻燃性、耐电弧。为防止三层导体端面之间发生起弧现象，根据系统要求的爬电距离和环境条件进行选择，该复合母排采用热敷和压模相结合的方式。为了提高端子间的爬电能力，在端子间开槽和相互错位（图3、4所示）以提高爬电能力。

R、S、T三层导体与IGBT输出端子之间连接不采用焊接或冷压端子处理，而是采用镀锡的裸铜排直接连接，其优点主要是：可以减轻母排的重量、降低由于焊接或焊接端子松动造成接触不良、镀锡处理接触电阻小、工艺相对简单并且设计成本低。

通过本发明的设计，该新型三相输出复合母排寄生电感小于50nH、重量轻、占用空间小、可以承受交流3500V的绝缘耐压，引出接线端子最大能承受30Nm力矩，选用的绝缘材料及粘合剂可以使复合母排工作在-25℃～+75℃，存储在-40℃～+85℃的环境中，能够满足产品的设计要求。

Claims

1.一种新型三相输出复合母排，其特征在于，包括由下而上层叠设置、表面均采用热敷处理且长度递减的T、S、R三层铜排；每个铜排厚度均为2mm，铜排表面电解镀锡，锡层厚度5-15微米；每层铜排表面采用静电喷涂工艺喷涂塑粉，塑粉的厚度小于0.8mm；相邻铜排之间粘附有聚酯薄膜（7）；所述T、S、R三层铜排均通过一端上下对齐；所述T层铜排的一端在靠近其下角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有T相输出端连接孔（1），T层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分开有一对IGBT V3连接孔（4）；S层铜排的一端中部向外侧延伸且延伸段上开有S相输出端连接孔（2），S层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且突出部分上开有一对IGBT V2连接孔（5）；所述R层铜排的一端在靠近其上角的位置水平向外侧延伸且延伸段上开有R相输出端连接孔（3），R层铜排上在靠近另一端下角的部分水平向下突出且其上开有一对IGBT V1连接孔（6）；所述T、S、R层铜排上的延伸段在水平面上的投影互不重叠；所述IGBT V1连接孔（6）、IGBT V2连接孔（5）、IGBT V3连接孔（4）在水平面上的投影互不重叠。

2.如权利要求1所述的新型三相输出复合母排，其特征在于，相邻铜排之间采用0.25mm聚酯薄膜（7）进行高温粘合。