CN104780749A - 绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块 - Google Patents

绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电气技术领域，具体是一种绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块，包括其内可容纳支撑电容的凹形板，由凹形板两端分别向外一体延伸出的连接板，凹形板两侧的连接板上均开有若干安装孔，所述凹形板和连接板均是由绝缘材料制成的。大功率电力机车功率模块在工作时，对外高压接口输入输出的电压电流都很大，功率模块下方支撑电容端子接入DC3600V的高压输入，为避免高压大电流对主回路的干扰，同时提高空间利用率，中间加装的本发明所述的绝缘屏蔽支撑板，以功率模块框架为基础，利用功率模块框架和复合母排之间的空间，降低了生产难度，节约了成本，降低了系统重量和高度，提高了空间利用率。

Description

绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块
技术领域
    本发明涉及电气技术领域，具体是一种绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块。
背景技术
    为了避免支撑电容对主电路的干扰，最大限度节约空间的情况下，在支撑电容与功率模块之间安装特殊结构的绝缘板。由于机车工作环境恶劣，传统的绝缘板，收缩率高、材料机械强度达不到要求，容易断裂变形；后来人们普遍采用不锈钢覆绝缘膜作为屏蔽板，不锈钢的密度大，增加了系统重量，大面积的不锈钢板在实际应用过程中容易变形。
发明内容
本发明为了解决目前存在的技术问题，提供了一种绝缘屏蔽支撑板以及层叠式功率模块。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种绝缘屏蔽支撑板，包括其内可容纳支撑电容的凹形板，由凹形板两端分别向外一体延伸出的连接板，凹形板两侧的连接板上均开有若干安装孔，所述凹形板和连接板均是由绝缘材料制成的。
凹槽板的结构设计提高了空间利用率，降低了功率模块与支撑电容组合装配之后的总高度。
本发明进一步指出所述绝缘材料为聚碳酸酯材料。聚碳酸酯材料制成的绝缘屏蔽支撑板强度高、散热性好、尺寸稳定性好，而且具有优良的机械性能，不易变形。而且本发明采用的绝缘材料可以满足工作于-40℃至+105℃的环境。
    另外，凹形板两侧的连接板中部分别开有一直角豁口。
    本发明进一步提供了一种层叠式功率模块，包括散热器、支撑电容、驱动板、若干IGBT管、其他电路器件以及复合母排，还包括绝缘屏蔽支撑板，固定于散热器底板下方的功率模块框架；
所述复合母排包括三层L型母排同向叠放组成的上分体复合母排，两层扁平状母排叠放组成的下分体复合母排，相邻母排之间填充有绝缘材料，所述上分体复合母排上设有用于连接电路器件的接口，上分体复合母排的其中一层L型母排上引出交流输出端子，下分体复合母排的其中一层扁平状母排上引出用于输入正向直流电压的正向端子，下分体复合母排的另一层扁平状母排上引出用于输出负向直流电压的负向端子，下分体复合母排的两层扁平状母排通过搭接端子分别连接于上分体复合母排的其他两层L型母排上；
复合母排吊装于功率模块框架内部，且IGBT管紧贴散热器底板下方相对应的安装于上分体复合母排上部，其他电路器件安装于上分体复合母排和下分体复合母排之间，凹形板开口朝下通过安装孔螺栓安装于功率模块框架下方，功率模块框架下方左右两侧均安装有两连接柱，支撑电容通过连接柱上的安装孔固定于功率模块框架下的凹形板内；驱动板固定支撑于功率模块框架左右两侧的驱动板支撑板上，两侧驱动板支撑板上分别固定有一电源连接器。
    大功率电力机车功率模块在工作时，对外高压接口输入输出的电压电流都很大，功率模块下方支撑电容端子接入DC3600V的高压输入，为避免高压大电流对主回路的干扰，同时提高空间利用率，中间加装的本发明所述的绝缘屏蔽支撑板，以功率模块框架为基础，利用功率模块框架和复合母排之间的空间，降低了生产难度，节约了成本，降低了系统重量和高度，提高了空间利用率。
附图说明
图1为本发明所述绝缘屏蔽支撑板的结构示意图。
图2为本发明所述复合母排的结构示意图。
图3为本发明所述层叠式功率模块的立体结构示意图。
图4为本发明所述层叠式功率模块的另一立体结构示意图。
图5为本发明所述层叠式功率模块的电路原理图。
图中：1-支撑电容，2-凹形板，3-连接板，4-安装孔，5-散热器，6-驱动板，7-功率模块框架，8-上分体复合母排，9-下分体复合母排，10-接口，11-交流输出端子，12-正向端子，13-负向端子，14-连接柱，15-驱动板支撑板，16-直角豁口，17-电源连接器，18-连接部。
具体实施方式
一种绝缘屏蔽支撑板，包括其内可容纳支撑电容1的凹形板2，由凹形板2两端分别向外一体延伸出的连接板3，凹形板2两侧的连接板3上均开有若干安装孔4，所述凹形板2和连接板3均是由绝缘材料制成的。
进一步，所述绝缘材料为聚碳酸酯材料。凹形板2两侧的连接板3中部分别开有一直角豁口16。参见图3和图4，该直角豁口16用于露出模块上的接地孔，具体使用时接地线接于此处，在实现电气连接的同时支撑板有效保护了接地线，同时便于试验时的连接与断开。
    为了使本发明更好的被理解，进一步提供了一种层叠式功率模块，该绝缘屏蔽支撑板可应用于如图3和图4所示的功率模块中。
参见图3、图4以及图5，一种层叠式功率模块，包括散热器5、支撑电容1（FC）、驱动板6、若干IGBT管（B1至B3，H1至H3）、其他电路器件（图5所示的吸收电容C1至C2、放电电阻R1）以及复合母排，还包括所述的绝缘屏蔽支撑板，固定于散热器5底板下方的功率模块框架7；
所述复合母排（参见图2）包括三层L型母排同向叠放组成的上分体复合母排8，两层扁平状母排叠放组成的下分体复合母排9，相邻母排之间填充有绝缘材料，所述上分体复合母排8上设有用于连接电路器件（FC、B1至B3、H1至H3、吸收电容C1至C2、放电电阻R1）的接口10，上分体复合母排8的其中一层L型母排上引出交流输出端子11，下分体复合母排9的其中一层扁平状母排上引出用于输入正向直流电压的正向端子12，下分体复合母排9的另一层扁平状母排上引出用于输出负向直流电压的负向端子13，下分体复合母排9的两层扁平状母排通过搭接端子分别连接于上分体复合母排8的其他两层L型母排上；
复合母排吊装于功率模块框架7内部，且IGBT管紧贴散热器5底板下方相对应的安装于上分体复合母排8上部，其他电路器件安装于上分体复合母排（8）和下分体复合母排9之间，凹形板2开口朝下通过安装孔4螺栓安装于功率模块框架7下方，功率模块框架7下方左右两侧均安装有两连接柱14，支撑电容1通过连接柱14上的安装孔固定于功率模块框架7下的凹形板2内；驱动板6固定支撑于功率模块框架7左右两侧的驱动板支撑板15上，两侧驱动板支撑板15上分别固定有一电源连接器17。
上述层叠式功率模块的结构设计，使整个功率模块结构更加紧凑，有效地缩短了各电路器件与支撑电容1之间的距离，降低了直流母线的杂散电感；支撑电容1和功率模块框架7之间可拆分的结构，降低了功率模块的总重量，方便安装维护；复合母排的结构有效地减少了不同电压之间的电磁干扰，满足了低感要求，还使得支撑电容1与其他电路器件的连接更方便快捷；支撑电容1独立地安装于功率模块框架7下方，进一步简化了装置结构，缩小体积；驱动板6支撑于功率模块框架7左右两侧的驱动板支撑板15上，其与IGBT管的安装面相垂直，有效地减少其他电路器件对驱动板6的干扰；受变流柜内空间的限制，本发明所述的层叠式功率模块在性能达到要求的同时，体积做到最小。
参见图2，所述搭接端子为两个呈L型的连接部18，两个连接部18的一边分别连接于上分体复合母排8和下分体复合母排9上，两个连接部18的另一边之间相连接。上述结构的搭接方式可将电感控制在50nH以内。所述每层母排上外封有聚酯薄膜，然后层与层之间以绝缘材料间隔，压制封装而成。选用的绝缘材料最好采用可使复合母排工作在-40℃～+75℃，存储在-40℃～+85℃的环境中。

Claims (4)

1.一种绝缘屏蔽支撑板，其特征在于，包括其内可容纳支撑电容（1）的凹形板（2），由凹形板（2）两端分别向外一体延伸出的连接板（3），凹形板（2）两侧的连接板（3）上均开有若干安装孔（4），所述凹形板（2）和连接板（3）均是由绝缘材料制成的。
2.根据权利要求1所述的绝缘屏蔽支撑板，其特征在于，所述绝缘材料为聚碳酸酯材料。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘屏蔽支撑板，其特征在于，凹形板（2）两侧的连接板（3）中部分别开有一直角豁口（16）。
4.一种层叠式功率模块，包括散热器（5）、支撑电容（1）、驱动板（6）、若干IGBT管、其他电路器件以及复合母排，其特征在于，还包括权利要求3所述的绝缘屏蔽支撑板，固定于散热器（5）底板下方的功率模块框架（7）；
所述复合母排包括三层L型母排同向叠放组成的上分体复合母排（8），两层扁平状母排叠放组成的下分体复合母排（9），相邻母排之间填充有绝缘材料，所述上分体复合母排（8）上设有用于连接电路器件的接口（10），上分体复合母排（8）的其中一层L型母排上引出交流输出端子（11），下分体复合母排（9）的其中一层扁平状母排上引出用于输入正向直流电压的正向端子（12），下分体复合母排（9）的另一层扁平状母排上引出用于输出负向直流电压的负向端子（13），下分体复合母排（9）的两层扁平状母排通过搭接端子分别连接于上分体复合母排（8）的其他两层L型母排上；
复合母排吊装于功率模块框架（7）内部，且IGBT管紧贴散热器（5）底板下方相对应的安装于上分体复合母排（8）上部，其他电路器件安装于上分体复合母排（8）和下分体复合母排（9）之间，凹形板（2）开口朝下通过安装孔（4）螺栓安装于功率模块框架（7）下方，功率模块框架（7）下方左右两侧均安装有两连接柱（14），支撑电容（1）通过连接柱（14）上的安装孔固定于功率模块框架（7）下的凹形板（2）内；驱动板（6）固定支撑于功率模块框架（7）左右两侧的驱动板支撑板（15）上，两侧驱动板支撑板（15）上分别固定有一电源连接器（17）。
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