CN1374745A

CN1374745A - 一种新颖的igbt绝缘栅极晶体管变流器模块

Info

Publication number: CN1374745A
Application number: CN 02114051
Authority: CN
Inventors: 曹怀志
Original assignee: ZHUZHOU INST OF ELECTRIC LOCOMOTIVE
Current assignee: ZHUZHOU INST OF ELECTRIC LOCOMOTIVE
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2002-10-16

Abstract

一种新颖的IGBT绝缘栅极晶体管变流器模块,将储能组件与IGBI功率元件通过两套叠层母排连接,储能组件通过四根储能组件固定杆及两块加强板与散热器连接,控制及驱动装置通过六根驱动装置支撑杆紧靠IGBT功率元件之上,散热器周边密封条嵌于密封槽中能获得良好的密封效果。此外,又将储能组件中电容通过四块具有楔口的环氧板固定;将吸收元件紧贴于IGBT低感叠层母排之背面;将IGBT功率元件在散热器上对称排列,元件控制端全部朝外。通过对各部件的合理规划设计,使本变流器模块具有高的可靠性、合理的功率容量、较小的重量、较小的安装体积、良好的密封、便于维修和移植的模块化结构。

Description

一种新颖的IGBT绝缘栅极晶体管变流器模块

一、技术领域

本发明属于一种工业用途变流装置，特别适合环境恶劣(环温高、环境脏、震动大、空间小、强电磁干扰)的场合，例如铁路行业的机车车辆或动车组的辅助电源系统及汽车行业的电机驱动器。

二、技术背景

铁路行业的机车和动车组辅机系统电源的发展趋势是取消劈相机而采用静止辅助变流器供电，以降低能耗、噪声、轴重，提高系统效率，而客车车辆方面则是采用静止辅助变流器取代柴油发电车，以降低能耗、噪声、采购维修费用、运营成本，提高经济效益及保护环境；在汽车行业，由于能源及环保两大因素，使电动汽车具有广阔的前景，变流器是电动汽车的重要部件之一。上述应用方面的共同特点是环境恶劣(环温高、环境脏、震动大、空间小、强电磁干扰)及功率等级相近，因此对变流器有共同的要求，即变流器应具有体积小、重量轻、足够的机械强度、良好的密封性能和适当的容量，变流器模块是变流器系统的核心，其由IGBT功率元件、储能组件、IGBT低感叠层母排、电容低感叠层母排、控制及驱动装置、散热器

组成，优化设计变流器模块使其具有简统化、模块化的特点及提高可靠性、可维护性是变流器系统成功的关键。而就现有的各种变流器分析，主要存在以下不足：

1、变流器模块的功率元件和其他主要部件的布置不尽合理，未采用低感叠层母排技术，致使模块结构较松散，不利于在机车车辆及汽车行业运用。

2、密封性能较差。

3、在体积有限的条件下，功率等级不适合机车车辆及汽车行业运用。

三、发明内容

本发明的目的在于针对上述变流器模块的不足提供一种将功率元件、控制及驱动装置、储能元件、吸收回路、散热器合理设计的变流器模块，使其能在恶劣的工作环境中有很高的可靠性、合理的功率容量、较小的重量、较小的安装体积、良好的密封、便于维修和移植的模块化结构。

根据本发明的目的所提出的技术实施方案是：采用模块化设计技术，将主要部件储能组件、IGBT低感叠层母排、电容低感叠层母排、控制及驱动装置、散热器进行模块化处理，模块上的IGBT功率元件的不同联接方式可构成不同功能的变流器模块，并可根据不同功率等级的需要面变更不同等级的IGBT功率元件或其数量而方便的组合成不同容量变流器，通过对各部件(储能组件、IGBT低感叠层母排、电容低感叠层母排、控制及驱动装置、散热器)的合理规划设计，使本IGBT变流器模块具有高的可靠性、合理的功率容量、较小的重量、较小的安装体积、良好的密封、便于维修和移植的模块化结构。

其特征在于：将储能组件与IGBT功率元件通过两套叠层母排连接，结构紧凑，电性能好；储能组件通过四根储能组件固定杆及两块加强板与散热器连接，抗震性好；控制及驱动装置通过六根驱动装置支撑杆紧靠IGBT功率元件之上，有利于降低驱动回路寄生电感和充分利用有限空间；散热器周边密封条嵌于密封槽中能获得良好的密封效果。此外，储能组件中电容通过四块具有楔口的环氧板固定，可同时获得良好的绝缘及固定效果；吸收元件紧贴于IGBT低感叠层母排之背面，有利于提高吸收效果及充分利用空间；IGBT功率元件在散热器上对称排列，元件控制端全部朝外，有利于缩短驱动引线以提高驱动的可靠性，元件间留有适当空间，有利于散热及充分利用空间。

通过对各部件的合理规划设计，使本变流器模块具有高的可靠性、合理的功率容量、较小的重量、较小的安装体积、良好的密封、便于维修和移植的模块化结构。本变流器模块特别适合环境恶劣(环温高、环境脏、震动大、空间小、强电磁干扰)的场合，例如铁路行业的机车车辆或动车组的辅助电源及汽车行业的电机驱动器。

四、附图及附图说明

下面将结合附图对本变流器模块作进一步的描述：

附图1为本模块结构示意图；

附图2为本模块结构俯视图；

附图3为本模块储能组件2结构示意图；

附图4为本模块储能组件2结构俯视图；

附图5为本模块IGBT低感叠层母排3结构示意图；

附图6为本模块IGBT低感叠层母排3结构俯视图；

附图7为本模块IGBT功率元件1布置示意图；

附图8为本模块散热器6结构示意图；

图中各主要部件如下：

1-IGBT功率元件、2-储能组件、3-IGBT低感叠层母排、4-电容低感叠层母排、5-控制及驱动装置、6-散热器、7-控制及驱动装置支撑杆、8-储能组件固定杆、9-加强板、10-把手、11-密封条、12-接线座、13-驱动线、14-电容、15-吸收元件、16-密封槽、17-电容固定板

五、具体实施方式

附图给出了本发明的一个实施例，从附图中可以看出，本发明包括IGBT功率元件1、储能组件2、IGBT低感叠层母排3、电容低感叠层母排4、驱动装置5、散热器6、驱动装置支撑杆7、储能组件固定杆8、加强板9、把手10、密封条11、接线座12、驱动线13、电容14、吸收元件15、密封槽16、电容固定板17。从附图1及附图2可看出，本发明的特征在于储能组件2与IGBT功率元件1通过两套叠层母排连接，结构紧凑，电性能好；储能组件2通过四根储能组件固定杆8及两块加强板9与散热器6连接，抗震性好；控制及驱动装置5通过六根驱动装置支撑杆7紧靠IGBT功率元件1之上，有利于降低驱动回路寄生电感和充分利用有限空间；散热器周边密封条嵌于密封槽中能获得良好的密封效果。从附图3及附图4可看出，储能组件2中电容14通过四块具有楔口的环氧板17固定，可同时获得良好的绝缘及固定效果；从附图5及附图6可看出，吸收元件15紧贴于IGBT低感叠层母排3之背面，有利于提高吸收效果及充分利用空间；从附图7可看出，功率元件1在散热器上对称排列，元件控制端全部朝外，有利于缩短驱动引线以提高驱动的可靠性，元件1间留有适当空间，有利于散热及充分利用空间。

总之，本模块在外型结构上充分体现了简统化、模块化设计，性能参数大幅提高，有良好的可维修性、可移植性及密封性能。

Claims

1、一种IGBT绝缘栅极晶体管变流器模块，包括IGBT功率元件1、储能组件2、IGBT低感叠层母排3、电容低感叠层母排4、控制及驱动装置5、散热器6、驱动装置支撑杆7、储能组件固定杆8、加强板9、把手10、密封条11、接线座12、驱动线13、电容14、吸收元件15、密封槽16、电容固定板17几部分，其特征在于：储能组件2与IGBT功率元件1布置于同一散热器6台面，通过两套叠层母排连接；储能组件2通过四根储能组件固定杆8及两块加强板9与散热器6连接；控制及驱动装置5通过六根支撑杆7紧靠IGBT功率元件1之上；散热器周边密封条嵌于密封槽中能获得良好的密封效果。

2、如权利要求1所述的IGBT变流器模块，其特征在于：储能组件2中电容14通过四块具有楔口的环氧板17固定，可同时获得良好的绝缘及固定效果。

3、如权利要求1所述的IGBT变流器模块，其特征在于：吸收元件15紧贴于IGBT低感叠层母排3之背面，有利于提高吸收效果及充分利用空间。

4、如权利要求1所述的IGBT变流器模块，其特征在于：IGBT功率元件1在散热器上对称排列，元件控制端全部朝外，有利于缩短驱动引线以提高驱动的可靠性，元件1间留有适当空间，有利于散热及充分利用空间。