CN109905040B - 基于高压晶闸管的功率变换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于高压晶闸管的功率变换器，包括风冷散热器、晶闸管相模块、二极管相模块，晶闸管相模块包括相互连接的第一晶闸管和第二晶闸管，二极管相模块包括相互连接的第一二极管和第二二极管，第一晶闸管的阳极和二晶闸管的阴极的连接点为交流电源的第一输入端，第一二极管的阳极和第二二极管的阴极的连接点为交流电源的第二输入端；第一晶闸管的阴极和第一二级管的阴极还为第一直流输出端、第二晶闸管的阳极和第二二极管的阳极还为第二直流输出端；晶闸管相模块和二极管相模块均在风冷散热器的上表面。本发明解决了功率变换器整个装置组装结构复杂、体积庞大、不便更换和维护的问题。

Description

基于高压晶闸管的功率变换器

技术领域

本发明涉及功率变换器，尤其涉及一种基于高压晶闸管的功率变换器。

背景技术

晶闸管是一种可靠、成熟的半控型半导体功率器件，特别是平板型晶闸管器件，与风冷散热器配合，在机车直流电气传动系统时代，发挥了不可替代的作用。但自从铁道机车进入交流时代，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)器件被广泛应用，并逐步取代了晶闸管器件，使得晶闸管器件基本上只在民用及低压工业领域使用。

但在一些特殊场合中，采用晶闸管器件组成的功率变换器以其电路可靠、过载能力强、触发简单、成本低廉等优点，仍然被选用。现有技术中，同样电路拓扑、电压等级的功率变换器多采用平板型晶闸管、二极管器件。

然而，平板型晶闸管和二极管上下是阴阳两极，夹在两片散热器之间。由于每个平板型晶闸管和二极管器件在安装时，都要分别配置独立的两片散热器，导致整个装置组装结构复杂、体积庞大，器件损坏需更换时，需拆除所有散热器，维护不方便。

发明内容

本发明提供一种基于高压晶闸管的功率变换器，采用高压晶闸管、二极管相模块器件，配合风冷散热器组成全桥半控整流器，用以解决整个装置组装结构复杂、体积庞大、不便更换和维护的问题。

本发明提供一种基于高压晶闸管的功率变换器，包括：风冷散热器、晶闸管相模块、二极管相模块，其中

所述晶闸管相模块包括第一晶闸管和第二晶闸管，所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；

所述二极管相模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接；

所述第一晶闸管的阳极和所述第二晶闸管的阴极的连接点为交流电源的第一输入端，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极的连接点为所述交流电源的第二输入端；

所述第一晶闸管的阴极和所述第一二级管的阴极还分别为第一直流输出端、所述第二晶闸管的阳极和所述第二二极管的阳极还分别为第二直流输出端；

所述晶闸管相模块和所述二极管相模块分别设置在所述风冷散热器的上表面上。

可选的，还包括：位于所述风冷散热器的上表面上的第一电阻模块和第二电阻模块；

所述第一电阻模块包括第一吸收电阻和第三吸收电阻，所述第一吸收电阻的一端与所述第一晶闸管的阴极连接，所述第一吸收电阻的另一端与所述第一晶闸管的阳极连接，所述第三吸收电阻的一端与所述第二晶闸管的阴极连接，所述第三吸收电阻的另一端与所述第二晶闸管的阳极连接；

所述第二电阻模块包括第二吸收电阻和第四吸收电阻，所述第二吸收电阻的一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二吸收电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四吸收电阻的一端与所述第二二极管的阴极连接，所述第四吸收电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接。

可选的，还包括：位于所述风冷散热器的上表面上的第一吸收电容、第二吸收电容、第三吸收电容和第四吸收电容；

所述第一吸收电容的一端与所述第一吸收电阻的另一端连接，所述第一吸收电容的另一端与所述第一晶闸管的阳极连接；

所述第二吸收电容的一端与所述第二吸收电阻的另一端连接，所述第二吸收电容的另一端与所述第一二极管的阳极连接；

所述第三吸收电容的一端与所述第三吸收电阻的另一端连接，所述第三吸收电容的另一端与所述第二晶闸管的阳极连接；

所述第四吸收电容的一端与所述第四吸收电阻的另一端连接，所述第四吸收电容的另一端与所述第二二极管的阳极连接。

可选的，所述晶闸管相模块和所述二极管相模块平行设置，所述第一电阻模块位于所述晶闸管相模块的第一侧，所述第二电阻模块位于所述二极管相模块的第一侧，所述晶闸管相模块的第一侧和所述二极管相模块的第一侧同侧。

可选的，所述第一吸收电容、所述第二吸收电容、所述第三吸收电容以及所述第四吸收电容通过安装板组合为一体；

组合为一体的电容位于所述晶闸管相模块的第一侧与电阻模块之间，所述电阻模块包括所述第一电阻模块和所述第二电阻模块。

可选的，还包括：连接母排，所述连接母排位于所述晶闸管相模块和所述二极管相模块的上方。

可选的，还包括：输入输出支撑端子，所述输入输出支撑端子设置在所述风冷散热器的上表面，所述连接母排的至少部分位于所述输入输出支撑端子上，所述输入输出支撑端子用于支撑所述连接母排。

可选的，还包括：支撑框架、第一脉冲输出盒、第二脉冲输出盒以及驱动控制板，所述支撑框架设置在所述风冷散热器的上表面，所述第一脉冲输出盒、第二脉冲输出盒以及驱动控制板设置在所述支撑框架上，且位于所述连接母排的上方；

所述第一脉冲输出盒的第一输出端与所述第一晶闸管的门极连接，所述第一脉冲输出盒的第二输出端与所述第一晶闸管的阴极连接；

所述第二脉冲输出盒的第一输出端与所述第二晶闸管的门极连接，所述第二脉冲输出盒的第二输出端与所述第二晶闸管的阴极连接。

所述第一脉冲输出盒和所述第二脉冲输出盒还分别与所述驱动控制板连接。

可选的，所述驱动控制板上设置有信号整形及互锁电路、电源转换模块、第一MOSFET管和第二MOSFET管；

所述信号整形及互锁电路的第一输出端与所述第一MOSFET管的栅极连接，所述信号整形及互锁电路的第二输出端与所述第二MOSFET管的栅极连接；

所述第一MOSFET管的漏极与所述电源转换模块的第二直流输出端连接，所述第一MOSFET管的源极与所述第一脉冲输出盒的第二输入端连接；所述第一脉冲输出盒的第一输入端与所述电源转换模块的第一直流输出端连接；

所述第二MOSFET管的漏极与所述电源转换模块的第二直流输出端连接，所述第二MOSFET管的源极与所述第二脉冲输出盒的第二输入端连接；所述第二脉冲输出盒的第一输入端与所述电源转换模块的第一直流输出端连接。

可选的，所述驱动控制板的外部设置有保护罩。

本发明提供的基于高压晶闸管的功率变换器，包括风冷散热器、晶闸管相模块和二极管相模块，晶闸管相模块和二极管相模块分别设置在风冷散热器的上表面上，由此，形成的晶闸管相模块和二极管相模块不再为平板型，可以很方便的进行安装，安装后整体结构简单、体积小、散热性好且便于更换和维护，由于晶闸管相模块、二极管相模块的底板绝缘，可以使各器件之间有良好的电气绝缘性。此外，第一晶闸管和第二晶闸管相互连接；第一二极管和第二二极管相互连接；第一晶闸管的阳极和第二晶闸管的阴极的连接点为交流电源的第一输入端，第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极的连接点为交流电源的第二输入端；第一晶闸管的阴极和第一二级管的阴极还分别为第一直流输出端、第二晶闸管的阳极和第二二极管的阳极还分别为第二直流输出端，由此构成的单相全桥半控整流电路，可以将机车牵引变压器辅助绕组输入的交流电压进行整流，输出中间额定直流电压，供辅助逆变电路使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的功率变换器的一结构示意图；

图2A为本发明提供的功率变换器的晶闸管相模块内部电路图；

图2B为本发明提供的功率变换器的二极管相模块内部电路图；

图3为本发明提供的功率变换器的主电路的电路图；

图4为本发明提供的功率变换器的另一结构示意图；

图5为本发明提供的功率变换器的又一结构示意图；

图6为本发明提供的功率变换器的组合型触发电路的电路图。

附图标记说明：

V1：晶闸管相模块； V2：二极管相模块；

100：风冷散热器； S1：第一晶闸管；

S2：第二晶闸管； D1：第一二极管；

D2：第二二极管； AC-1：交流电源的第一输入端；

AC-2：交流电源的第二输入端； DC+：第一直流输出端；

DC-：第二直流输出端； Rm1：第一电阻模块；

Rm2：第二电阻模块； R1：第一吸收电阻；

R2：第二吸收电阻； R3：第三吸收电阻；

R4：第四吸收电阻； C1：第一吸收电容；

C2：第二吸收电容； C3：第三吸收电容；

C4：第四吸收电容； 201：连接母排；

202：输入输出支撑端子； 203：支撑框架；

300：第一脉冲输出盒； 400：第二脉冲输出盒；

200：驱动控制板； 204：信号整形及互锁电路；

205：电源转换模块； Q1：第一MOSFET管；

Q2：第二MOSFET管；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

功率变换器，是一种可以将某种电流转换为其他类型电流的电子设备。既有直流功率变换也有交流功率变换。功率变换器利用电表只对带有“钨丝”的发热的电阻性的用电器限定了瓦数的漏洞，而制作出来的产品。目前，常见的功率变换器有整流功率变换器、逆变功率变换器、斩波功率变换器和交交功率变换四种，分别为将电力从交流转换为直流、直流转换为直流、直流转换为交流和交流转换为交流的四种类型的电力电子变换器。

功率变换器被广泛用于加热和灯光控制，交流和直流电源，电化学过程，直流和交流电极驱动，静态无功补偿，有源谐波滤波等等。功率变换器应用于机车上，可以将机车牵引变压器辅助绕组输入的交流电压进行整流，输出中间额定直流电压，供辅助逆变电路使用。然而，现有技术中，功率变换器多采用平板型晶闸管和平板型二极管器件，使整个装置组装结构复杂、体积庞大，器件损坏需更换时，需拆除所有散热器，维护不方便。

本发明提供的基于高压晶闸管的功率变换器，应用于机车上，旨在解决现有技术中存在的如上技术问题。下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为本发明提供的功率变换器的一结构示意图，如图1所示，该基于高压晶闸管的功率变换器，包括：风冷散热器100、晶闸管相模块V1、二极管相模块V2。

其中，晶闸管相模块V1包括第一晶闸管S1和第二晶闸管S2，第一晶闸管S1的阳极与第二晶闸管S2的阴极连接。图2A为本发明提供的功率变换器的晶闸管相模块内部电路图，其示出了晶闸管相模块V1的内部电路。

二极管相模块V2包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极连接。图2B为本发明提供的功率变换器的二极管相模块内部电路图，其示出了二极管相模块V2的内部电路。

在具体设计时，选取晶闸管相模块V1和二极管相模块V2，上述晶闸管相模块V1和二极管相模块V2不再为平板型，可以很方便的进行安装，安装后整体结构简单、体积小且便于更换和维护。另外，采用晶闸管相模块V1和二极管相模块V2，减少了功率器件的数量且减少了各功率器件之间的串联，使得该功率变换器可以使用于高压环境。

晶闸管相模块V1和二极管相模块V2的底板均绝缘，将晶闸管相模块V1和二极管相模块V2分别设置在风冷散热器100的上表面上，使得各部分之间有良好的电气绝缘性，减小了因此而增加的附件，同时使得晶闸管相模块V1和二极管相模块V2可以充分散发热量，简化装置结构，提高了功率变换器工作的可靠性。

图3为本发明提供的功率变换器的主电路的电路图，如图3所示，该电路为一单相全桥半控整流电路，其中，晶闸管相模块V1中的第一晶闸管S1和第二晶闸管S2，以及二极管相模块V2中的第一二极管D1和第二二极管D2各为该单相全桥半控整流电路的桥臂。

具体的，第一晶闸管S1的阳极和第二晶闸管S2的阴极的连接点为交流电源的第一输入端AC-1，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极的连接点为交流电源的第二输入端AC-2；第一晶闸管S1的阴极和第一二级管D1的阴极还分别为第一直流输出端DC+、第二晶闸管S2的阳极和第二二极管D2的阳极还分别为第二直流输出端DC-。

当交流电源的第一输入端AC-1为正弦波的正半周时，交流电源的第二输入端AC-2为正弦波的负半周。通过交流电源的第一输入端AC-1为第一晶闸管S1的阳极与阴极之间外加一正向电压，另外，在第一晶闸管S1的门极与阴极之间输入一正向触发电压，第一晶闸管S1导通，从第一晶闸管S1的阴极输出一正向直流电压至第一直流输出端DC+，该直流电压经过至少一个负载流至第二直流输出端DC-，再经过第二二极管D2流出至交流电源的第二输入端AC-2。

对应的，当交流电源的第一输入端AC-1为正弦波的负半周时，交流电源的第二输入端AC-2为正弦波的正半周。通过交流电源的第二输入端AC-2为第二二极管D2外加一正向电压，第二二极管D2导通，从第二二极管D2的阴极输出一正向直流电压至第一直流输出端DC+，该直流电压经过至少一个负载流至第二直流输出端DC-，该直流电压外加至第二晶闸管S2的阳极与阴极之间，另外，在第二晶闸管S2的门极与阴极之间输入一正向触发电压，第二晶闸管S2导通，从第二晶闸管S2的阴极输出一交流电压至交流电源的第二输入端AC-2。

经过如图3所示的单相全桥半控整流电路，可以将机车牵引变压器辅助绕组输入的交流电压进行整流，输出中间额定直流电压，供辅助逆变电路使用。

本实施例提供的基于高压晶闸管的功率变换器，包括风冷散热器、晶闸管相模块和二极管相模块，晶闸管相模块和二极管相模块分别设置在风冷散热器的上表面上，由此，形成的晶闸管相模块和二极管相模块不再为平板型，可以很方便的进行安装，安装后整体结构简单、体积小、散热性好且便于更换和维护，由于晶闸管相模块和二极管相模块的底板绝缘，可以使各器件之间有良好的电气绝缘性。此外，第一晶闸管和第二晶闸管相互连接；第一二极管和第二二极管相互连接；第一晶闸管的阳极和第二晶闸管的阴极的连接点为交流电源的第一输入端，第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极的连接点为交流电源的第二输入端；第一晶闸管的阴极和第一二级管的阴极还分别为第一直流输出端、第二晶闸管的阳极和第二二极管的阳极还分别为第二直流输出端，由此构成的单相全桥半控整流电路，可以将机车牵引变压器辅助绕组输入的交流电压进行整流，输出中间额定直流电压，供辅助逆变电路使用。

参照图1，在实施例一的基础上，如图1所示，本实施例提供的功率变换器，还包括：位于所述风冷散热器100的上表面上的第一电阻模块Rm1和第二电阻模块Rm2。

具体的，该第一电阻模块Rm1包括第一吸收电阻R1和第三吸收电阻R3，请参照图3，如图3所示，第一吸收电阻R1的一端与第一晶闸管S1的阴极连接，第一吸收电阻R1的另一端与第一晶闸管S1的阳极连接，第三吸收电阻R3的一端与第二晶闸管S2的阴极连接，第三吸收电阻R3的另一端与第二晶闸管S2的阳极连接。

第二电阻模块Rm2包括第二吸收电阻R2和第四吸收电阻R4，如图3所示，第二吸收电阻R2的一端与第一二极管D1的阴极连接，第二吸收电阻R2的另一端与第一二极管D1的阳极连接，第四吸收电阻R4的一端与第二二极管D2的阴极连接，第四吸收电阻R4的另一端与第二二极管D2的阳极连接。

图4为本发明提供的功率变换器的另一结构示意图，进一步的，如图4所示，该功率变换器，还包括：位于所述风冷散热器100的上表面上的第一吸收电容C1、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3和第四吸收电容C4。

具体的，如图3所示，第一吸收电容C1的一端与第一吸收电阻R1的另一端连接，第一吸收电容C1的另一端与第一晶闸管S1的阳极连接；第二吸收电容C2的一端与第二吸收电阻R2的另一端连接，第二吸收电容C2的另一端与第一二极管D1的阳极连接；第三吸收电容C3的一端与第三吸收电阻R3的另一端连接，第三吸收电容C3的另一端与第二晶闸管S2的阳极连接；第四吸收电容C4的一端与第四吸收电阻R4的另一端连接，第四吸收电容C4的另一端与第二二极管D2的阳极连接。

将第一吸收电阻R1与第一吸收电容C1串联起来形成第一阻容吸收电路，连接在第一晶闸管S1的阳极与阴极之间，通过第一吸收电阻R1对第一吸收电容C1充电，由于第一吸收电阻R1的作用，阻抗变大，第一吸收电容C1也等效地增加了第一晶闸管S1的并联电容容量，为此，抑制了第一晶闸管S1断开的电压浪涌。当第一晶闸管S1导通时，第一吸收电容C1通过第一晶闸管S1放电，其放电电流被第一吸收电阻R1所限制。由此，第一吸收电阻R1与第一吸收电容C1形成的缓冲电路可以吸收第一晶闸管S1器件换相时造成的尖峰电压及能量，减小了第一晶闸管S1的损耗。本实施例中的其余吸收电阻和吸收电容对与其连接的晶闸管器件和二极管器件的保护原理与前述类似，此处不再赘述。

请继续参照图1，如图1所示，本实施例提供的功率变换器的晶闸管相模块V1和二极管相模块V2平行设置，第一电阻模块Rm1位于晶闸管相模块V1的第一侧，第二电阻模块Rm2位于二极管相模块V2的第一侧，晶闸管相模块V1的第一侧和二极管相模块V2的第一侧同侧。

由于晶闸管相模块V1、二极管相模块V2、第一电阻模块Rm1和第二电阻模块Rm2均位于该功率变换器的风冷散热器100的上表面上，而风冷散热器100的上表面面积有限，为了规整、节省空间起见，可以采用本实施例提供的设置方式，通过如本实施例所述设置方式，使得第一电阻模块Rm1与晶闸管相模块V1之间、第二电阻模块Rm2与二极管相模块V2之间的连接更简洁清晰，避免了相模块与电阻模块的远距离设置需长线连接带来的连接线间缠绕打结等问题的发生。本实施例对相模块与电阻模块在风冷散热器100上表面上的具体位置关系不做限定，为了实现不同的功能，电路连接关系会发生改变，具体的位置关系可以根据具体的电路连接关系做进一步限定。

可选的，在上述实施例的基础上，该功率变换器中的第一吸收电容C1、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3以及第四吸收电容C4通过安装板组合为一体。

组合为一体的电容位于晶闸管相模块V1的第一侧与电阻模块之间，该电阻模块包括第一电阻模块Rm1和第二电阻模块Rm2。

将第一吸收电容C1、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3以及第四吸收电容C4通过安装板组合起来设置在晶闸管相模块V1的第一侧与电阻模块之间，使得吸收电容、吸收电阻、晶闸管以及二极管之间的连接更方便，连接关系更清晰可见，使风冷散热器100上的各部件的布置更规整。

可选的，第一吸收电容C1、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3以及第四吸收电容C4可以封装为一体，置于晶闸管相模块V1的第一侧与电阻模块之间，使得封装内的每一个电容器件不会轻易受损。此处对上述吸收电容的安装形式不做具体限定。

图5为本发明提供的功率变换器的又一结构示意图，在前述实施例的基础上，如图5所示，本实施例提供的功率变换器，还包括：连接母排201，连接母排201位于晶闸管相模块V1和二极管相模块V2的上方。

连接母排201表面有做绝缘处理，在该功率变换器中充当导线作用，用以实现主电路的电气连接。同时，连接母排201的绝缘表面使得与之连接的各器件之间电气绝缘。

请继续参照图5，如图5所示，本实施例提供的功率变换器，还包括：输入输出支撑端子202，输入输出支撑端子202设置在风冷散热器100的上表面，连接母排201的至少部分位于输入输出支撑端子202上，输入输出支撑端子202用于支撑连接母排201。

输入输出支撑端子202位于风冷散热器100上表面的边缘，与风冷散热器100绝缘，其可以在风冷散热器100上表面的对边对称设置，将位于其上的连接母排201固定支撑，实现主电路稳固的电气连接。

输入输出支撑端子201与风冷散热器100、连接母排201之间的连接可以通过螺栓、螺钉、双头螺柱等方式中的至少一种来实现，本实施例对上述连接方式不做具体限定。

请继续参照图3，在前述实施例的基础上，如图3所示，还包括：支撑框架203，支撑框架203设置在风冷散热器100的上表面。

图6为本发明提供的功率变换器的组合型触发电路的电路图，如图6所示，本实施例提供的功率变换器，还包括：第一脉冲输出盒300、第二脉冲输出盒400以及驱动控制板200，第一脉冲输出盒300和第二脉冲输出盒400以及驱动控制板200设置在支撑框架203上，且位于连接母排201的上方。

支撑框架203可以在风冷散热器100的上表面的对边上对称设置，用以支撑第一脉冲输出盒300、第二脉冲输出盒400以及驱动控制板200，支撑框架203与和其连接的各部件之间可以通过螺栓、螺钉、双头螺柱等方式中的至少一种来实现连接，本实施例对上述连接方式不做具体限定。

本实施例提供的功率变换器的组合型触发电路与如图3所示的主电路之间是通过第一晶闸管S1和第二晶闸管S2连接的。具体的连接关系如下：

第一脉冲输出盒300的第一输出端G1与第一晶闸管S1的门极连接，第一脉冲输出盒300的第二输出端K1与第一晶闸管S1的阴极连接；第二脉冲输出盒400的第一输出端G2与第二晶闸管S2的门极连接，第二脉冲输出盒400的第二输出端K2与第二晶闸管S2的阴极连接。

第一脉冲输出盒300和第二脉冲输出盒400还分别与驱动控制板200连接。

在一种可能的实施方式中，第一脉冲输出盒300和第二脉冲输出盒400将驱动控制板200输出的方波脉冲信号进行变换、整形，转换成适合第一晶闸管S1和第二晶闸管S2使用的触发电压、电流，触发其可靠导通。

进一步的，如图6所示，该功率变换器的驱动控制板200上设置有信号整形及互锁电路204、电源转换模块205、第一MOSFET管Q1和第二MOSFET管Q2。具体的连接关系如下：

信号整形及互锁电路204的第一输出端与第一MOSFET管Q1的栅极连接，信号整形及互锁电路204的第二输出端与第二MOSFET管Q2的栅极连接；第一MOSFET管Q1的漏极与电源转换模块205的第二直流输出端连接，第一MOSFET管Q1的源极与第一脉冲输出盒300的第二输入端F1连接；第一脉冲输出盒300的第一输入端E1与电源转换模块205的第一直流输出端连接；第二MOSFET管Q2的漏极与电源转换模块205的第二直流输出端连接，第二MOSFET管Q2的源极与第二脉冲输出盒400的第二输入端F2连接；第二脉冲输出盒400的第一输入端E2与电源转换模块205的第一直流输出端连接。

在具体实施时，驱动控制板200通过如图6所示的INA+、INA-、INB+、INB-四个端口接收来自控制单元的晶闸管上下桥臂驱动控制信号，经过信号整形及互锁电路204对该控制信号进行处理，该接收的控制信号为方波信号，由此，可以控制第一MOSFET管Q1和第二MOSFET管Q2的导通和关断，由于第一MOSFET管Q1、第二MOSFET管Q2与电源转换模块205、第一脉冲输出盒300、第二脉冲输出盒400之间的连接，可以将由±15V转换为±24V的电压加至第一脉冲输出盒300、第二脉冲输出盒400上，从而产生适合第一晶闸管S1和第二晶闸管S2使用的电流、电压信号。

可选的，本实施例提供的功率变换器中的驱动控制板200的外部设置有保护罩。

该保护罩使得驱动控制板200上的电源转换模块205、第一MOSFET管Q1和第二MOSFET管Q2可以在一个封闭的环境中，使得驱动控制板200上的器件与灰尘隔离，同时免受阳光等的直照，保证了其使用寿命。

本发明提供的基于高压晶闸管的功率变换器，采用强迫通风冷却，层叠式结构设计，以风冷散热器为安装基板，散热器基板表面安装发热量大的晶闸管相模块、二极管相模块以及电阻模块，晶闸管、二极管相模块构成该功率变换器的主功率电路；中间层为功率器件各电极之间的连接母排，实现电气连接；输出脉冲盒、驱动控制板等部件通过支撑框架在上层安装，节省空间，调试及配件维护更换方便。本发明采用高压相模块晶闸管器件组成单相全桥半控整流电路，使功率变换器集成度高、整体结构简单、附件减少，从而减小功率变换器的体积和重量，满足机车需求。

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 (6)

1.一种基于高压晶闸管的功率变换器，其特征在于，包括：风冷散热器和分别设置在所述风冷散热器的上表面上的晶闸管相模块、二极管相模块、第一电阻模块、第二电阻模块、第一吸收电容、第二吸收电容、第三吸收电容和第四吸收电容，其中，

所述晶闸管相模块包括第一晶闸管和第二晶闸管，所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；

所述二极管相模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接；

所述第一晶闸管的阳极和所述第二晶闸管的阴极的连接点为交流电源的第一输入端，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极的连接点为所述交流电源的第二输入端；

所述第一晶闸管的阴极和所述第一二极管的阴极还分别为第一直流输出端、所述第二晶闸管的阳极和所述第二二极管的阳极还分别为第二直流输出端；

所述晶闸管相模块和所述二极管相模块平行设置，所述第一电阻模块位于所述晶闸管相模块的第一侧，所述第二电阻模块位于所述二极管相模块的第一侧，所述晶闸管相模块的第一侧和所述二极管相模块的第一侧同侧；

所述第一吸收电容、所述第二吸收电容、所述第三吸收电容以及所述第四吸收电容通过安装板组合为一体；

组合为一体的电容位于所述晶闸管相模块的第一侧与电阻模块之间，所述电阻模块包括所述第一电阻模块和所述第二电阻模块，所述第一电阻模块包括第一吸收电阻和第三吸收电阻，所述第二电阻模块包括第二吸收电阻和第四吸收电阻；

所述第一吸收电阻的一端与所述第一晶闸管的阴极连接，所述第一吸收电阻的另一端与所述第一晶闸管的阳极连接，所述第三吸收电阻的一端与所述第二晶闸管的阴极连接，所述第三吸收电阻的另一端与所述第二晶闸管的阳极连接；所述第二吸收电阻的一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二吸收电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第四吸收电阻的一端与所述第二二极管的阴极连接，所述第四吸收电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接；

所述第一吸收电容的一端与所述第一吸收电阻的另一端连接，所述第一吸收电容的另一端与所述第一晶闸管的阳极连接；所述第二吸收电容的一端与所述第二吸收电阻的另一端连接，所述第二吸收电容的另一端与所述第一二极管的阳极连接；所述第三吸收电容的一端与所述第三吸收电阻的另一端连接，所述第三吸收电容的另一端与所述第二晶闸管的阳极连接；所述第四吸收电容的一端与所述第四吸收电阻的另一端连接，所述第四吸收电容的另一端与所述第二二极管的阳极连接。

2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，还包括：连接母排，所述连接母排位于所述晶闸管相模块和所述二极管相模块的上方。

3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，还包括：输入输出支撑端子，所述输入输出支撑端子设置在所述风冷散热器的上表面，所述连接母排的至少部分位于所述输入输出支撑端子上，所述输入输出支撑端子用于支撑所述连接母排。

4.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，还包括：支撑框架、第一脉冲输出盒、第二脉冲输出盒以及驱动控制板，所述支撑框架设置在所述风冷散热器的上表面，所述第一脉冲输出盒、第二脉冲输出盒以及驱动控制板设置在所述支撑框架上，且位于所述连接母排的上方；

所述第一脉冲输出盒的第一输出端与所述第一晶闸管的门极连接，所述第一脉冲输出盒的第二输出端与所述第一晶闸管的阴极连接；

所述第二脉冲输出盒的第一输出端与所述第二晶闸管的门极连接，所述第二脉冲输出盒的第二输出端与所述第二晶闸管的阴极连接;

所述第一脉冲输出盒和所述第二脉冲输出盒还分别与所述驱动控制板连接。

5.根据权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述驱动控制板上设置有信号整形及互锁电路、电源转换模块、第一MOSFET管和第二MOSFET管；

所述信号整形及互锁电路的第一输出端与所述第一MOSFET管的栅极连接，所述信号整形及互锁电路的第二输出端与所述第二MOSFET管的栅极连接；

所述第一MOSFET管的漏极与所述电源转换模块的第二直流输出端连接，所述第一MOSFET管的源极与所述第一脉冲输出盒的第二输入端连接；所述第一脉冲输出盒的第一输入端与所述电源转换模块的第一直流输出端连接；

所述第二MOSFET管的漏极与所述电源转换模块的第二直流输出端连接，所述第二MOSFET管的源极与所述第二脉冲输出盒的第二输入端连接；所述第二脉冲输出盒的第一输入端与所述电源转换模块的第一直流输出端连接。

6.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述驱动控制板的外部设置有保护罩。

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