CN214315069U

CN214315069U - 一种变流器模块及变流器

Info

Publication number: CN214315069U
Application number: CN202120081584.5U
Authority: CN
Inventors: 黄南; 丁云; 陈明翊; 王雄; 廖军; 陈玉其; 王忠宝; 胡长风; 宋郭蒙
Original assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2031-01-12

Abstract

本申请实施例提供一种变流器模块及变流器，包括：水冷散热器；IGBT器件，设置于所述水冷散热器上；外罩，设置于所述水冷散热器上，其中，所述IGBT器件位于所述外罩内部；控制电路，设置于所述外罩上，且位于所述外罩外部，与所述IGBT器件电连接，用于控制IGBT器件工作。

Description

一种变流器模块及变流器

技术领域

本申请涉及电力技术领域，涉及但不限于一种变流器模块及变流器。

背景技术

IGBT变流器功率模块通常采用集成式设计，将散热器、IGBT器件、支撑电容、低感母排、门极驱动板、脉冲分配板、温度继电器等零部件集成在一起，构成一个独立的功能单元结构，可以完成整流、逆变或斩波等变流功能，并可以作为一个独立的部件从变流器中安装和拆卸，但是现有技术中，功率模块和变流器主电路一般通过螺栓连接，在模块应用、维护时很不方便，且耗时较长；现有功率模块功能单一，仅能实现整流、逆变或者斩波其中一种功能，而在一个完整的牵引变流器中往往包括多种变流器模块，这样给功率模块设计、维护和管理带来更大的负担；现有功率模块大多含有支撑电容或复杂的吸收回路，重量重，体积大，给功率模块的安装、拆卸及后期维护带来不便；现有功率模块一般没有防爆设计，IGBT器件出现故障炸损时，很容器造成周边部件损害和污染；现有功率模块易出现交、直流母排放电问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本申请提供一种变流器模块及变流器。

本申请提供了一种变流器模块，包括：

水冷散热器；

IGBT器件，设置于所述水冷散热器上；

外罩，设置于所述水冷散热器上，其中，所述IGBT器件位于所述外罩内部；

控制电路，设置于所述外罩上，且位于所述外罩外部，与所述IGBT器件电连接，用于控制IGBT器件工作。

在一些实施例中，所述控制电路包括：

驱动板，设置于所述外罩上，与所述IGBT器件电连接，且位于所述外罩外部；

脉冲分配板，设置于所述外罩上，位于所述外罩外部，且与所述驱动板光纤连接；

驱动电源模块，设置于所述外罩上，位于所述外罩外部，用于为所述驱动板供电。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

控制盒，设置于所述外罩上，位于所述外罩外部，且与所述水冷散热器螺钉紧固连接，其中，所述脉冲分配板和所述驱动电源模块设置于所述控制盒中。

在一些实施例中，所述控制盒采用导电金属材质制成。

在一些实施例中，所述控制盒上设有第一散热孔，所述外罩上设有第二散热孔。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

温度继电器，设置于所述水冷散热器上，位于所述外罩内部，且与所述控制电路电连接，用于检测所述水冷散热器温度，并将所述温度传送给所述控制电路，所述控制电路用于当所述温度超过预设阈值时，停止所述IGBT器件工作。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

母排连接器，设置于所述水冷散热器上；

复合母排，设置于所述水冷散热器上，与所述母排连接器连接，且与所述IGBT器件电连接；

交流接线座，设置于所述水冷散热器上，位于所述外罩内部，与所述复合母排电连接。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

水路快速连接装置，设置于所述水冷散热器上，用于连接水冷系统。

在一些实施例中，所述IGBT器件和所述水冷散热器之间设有导热硅胶。

本申请实施例提供一种变流器，上述任一项所述的变流器模块。

本申请提供的一种变流器模块及变流器，通过将IGBT器件设置于外罩内，控制电路设置在外罩外，能够在IGBT器件故障炸损时，将爆炸范围控制在外罩内部，保护控制电路的运行安全。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。

图1为本申请实施例提供的一种变流器模块的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种变流器模块的结构分解示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种变流器模块的结构分解示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种变流器模块的结构分解示意图；

图5为本申请实施例提供的再一种变流器模块的结构分解示意图；

图6为本申请实施例提供三相四象限整流的电路拓扑图；

图7为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图；

图8为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图；

图9为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图。

图例说明：1、水冷散热器；2、IGBT器件；3、检测板，4、温度继电器；5、水路快速连接装置；6、线托；7、母排支撑柱；8、模块安装座；9、母排连接器；10、交流接线座；11、复合母排；12、外罩；13、驱动板；14、驱动防护板；15、控制盒底座；16、控制盒盖；17、脉冲分配板；18、驱动电源模块；19、前拉手；20、后拉手。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。

本申请提供了一种变流器模块，图1为本申请实施例提供的一种变流器模块的立体结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种变流器模块的结构分解示意图，图3为本申请实施例提供的另一种变流器模块的结构分解示意图，图4为本申请实施例提供的再一种变流器模块的结构分解示意图，图5为本申请实施例提供的再一种变流器模块的结构分解示意图，如图1至图5所示，变流器模块包括：水冷散热器1、IGBT器件2、外罩12和控制电路；IGBT器件2设置于所述水冷散热器1上；外罩12设置于所述水冷散热器1上，其中，所述IGBT器件2位于所述外罩12内部。控制电路设置于所述外罩12上，且位于所述外罩12外部，与所述IGBT器件2电连接，用于控制IGBT器件2工作。

本申请实施例中，用IGBT器件2作为功率开关器件，模块体积小、重量轻，包括3个IGBT并联桥臂，无支撑电容器和吸收回路。

本申请提供的一种变流器模块，通过将IGBT器件2设置于外罩12内，控制电路设置在外罩12外，能够在IGBT器件2故障炸损时，将爆炸范围控制在外罩12内部，保护控制电路的运行安全。

在一些实施例中，所述控制电路包括：驱动板13、脉冲分配板17和驱动电源模块18；驱动板13设置于所述外罩12上，与所述IGBT器件2电连接，且位于所述外罩12外部；脉冲分配板17设置于所述外罩12上，位于所述外罩12外部，且与所述驱动板13光纤连接；驱动电源模块18设置于所述外罩12上，位于所述外罩12外部，用于为所述驱动板13供电。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

控制盒，设置于所述外罩12上，位于所述外罩12外部，且与所述水冷散热器1电连接，其中，所述脉冲分配板17和所述驱动电源模块18设置于所述控制盒中。

本申请实施例中，控制盒可以由控制盒底座15和控制盒盖16形成。驱动板13和驱动防护板14通过螺钉紧固安装件外罩12上，控制盒底座15跨坐在外罩12上且通过螺钉紧固在水冷散热器1上。控制盒底座15和控制盒盖16通过螺钉紧固连接在一起，组成控制盒，脉冲分配板17和驱动电源模块18安装在这个控制盒中。控制盒底座15和控制盒盖16为导电金属材质结构，对其内部的脉冲分配板17和驱动电源模块18有很好的抗干扰防护作用，控制盒底座15通过螺钉紧固在水冷散热器1上，而水冷散热器1在变流器柜体中进行接地了，确保了整个控制盒的良好接地。控制盒盖16上设置有小方孔，有利于内部件17脉冲分配板和件18驱动电源模块正常运行时散热。

所述外罩12上设有第二散热孔。本申请实施例中，第二散热孔为细长条状孔位，便于IGBT器件2正常工作运行时散热，以及IGBT器件2故障炸损时释放能量，减小损失。外罩12很好的将IGBT器件2爆炸范围控制在外罩12内部，保护了变流器模块周边其它部件的运行安全。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

温度继电器4，设置于所述水冷散热器1上，位于所述外罩12内部，且与所述控制电路电连接，用于检测所述水冷散热器1温度，并将所述温度传送给所述控制电路，所述控制电路用于当所述温度超过预设阈值时，停止所述IGBT器件2工作。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：母排连接器9、复合母排11和交流接线座10，母排连接器9设置于所述水冷散热器1上；复合母排11设置于所述水冷散热器1上，与所述母排连接器9连接，且与所述IGBT器件2电连接；交流接线座10设置于所述水冷散热器1上，位于所述外罩12内部，与所述复合母排11电连接。

本申请实施例中，变流器模块以水冷散热器1为安装基础，其上通过螺钉紧固安装有IGBT器件2和温度继电器4，IGBT器件2和温度继电器4安装时，其和水冷散热器1接触部位涂覆有导热硅脂，导热硅脂其作用是减小接触热阻，利于热量传递。

温度继电器4在水冷散热器1台面温度超过设定保护值时，会将超温信号传递给脉冲分配板17，再由脉冲分配板17将超温信号传递给模块上层控制单元，由上层控制单元停止模块工作。检测板3通过螺钉紧固安装在IGBT器件2上。水路快速连接装置5通过自身的螺纹结构拧紧在水冷散热器1上。线托6通过螺钉紧固在水冷散热器1上，用于绑扎检测板3和驱动板13的控制线束。母排支撑柱7通过自带螺纹结构拧紧在水冷散热器1上，用于支撑复合母排11。模块安装座8通过螺钉紧固在水冷散热器1上，用于通过螺钉将变流器模块和变流器柜体紧固在一起。母排连接器9通过螺钉紧固在水冷散热器1上，交流接线座10通过螺钉紧固在水冷散热器1上。

复合母排11通过螺钉紧固和IGBT器件2电连接，且复合母排11的正极母排和负极母排分别安装在母排连接器9正、负极芯子上面，作为模块的正、负极接口和变流器进行对接。复合母排11的交流A相母排、交流B相母排、交流C相母排分别安装在交流接线座10的A相、B相、C相端子上，作为变流器模块的交流A相、交流B相、交流C相接口和变流器进行对接。复合母排11利用两侧共8个安装孔位通过螺钉紧固在母排支撑柱7，确保复合母排11机械安装牢固。

在一些实施例中，所述变流器模块还包括：

水路快速连接装置5，设置于所述水冷散热器1上，用于连接水冷系统。

在一些实施例中，所述IGBT器件2和所述水冷散热器1之间设有导热硅胶。

在一些实施例中，变流器模块还包括：前拉手19和后拉手20，前拉手19通过螺钉紧固在水冷散热器1上，后拉手20通过螺钉紧固在模块安装座8上。两个拉手便于模块转运。

本申请实施例提供的一种变流器模块可单独实现三相四象限整流功能、三相不控整流功能、单相四象限整流+斩波功能以及三相逆变功能，其实现不同功能时的电路拓扑。

通过输入的不同信号，选择实施对应的功能程序，从而执行不同的电路拓扑，更好地满足变流器的模块应用需求，通过输入信号选择三相四象限程序，变流器模块可实现三相四象限整流功能，图6为本申请实施例提供三相四象限整流的电路拓扑图，如图6所示，将输入的A、B、C三相交流电整流为直流电(电压可调)，且能实现电能逆向流动(即直流转换成交流)。通过输入信号选择三相不控整流程序，模块可实现三相不控整流功能，图7为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图，如图7所示，将输入的A、B、C三相交流电通过二极管整流为直流电，无需其它控制信号。通过输入信号选择单相四象限整流+斩波程序，模块可实现单相四象限整流+斩波功能，图8为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图，如图8所示，将输入的A、B单相交流电整流为直流电(电压可调)，且能实现电能逆向流动(即直流转换成交流)，同时还有一个Chop桥臂用于进行过压斩波或制动斩波，将过压或制动的电能通过斩波电阻消耗掉。通过输入信号选择三相逆变程序，模块可实现三相逆变功能，图9为本申请实施例提供的三相不控整流的电路拓扑图，如图9所示，将输入的直流电通过模块逆变为A、B、C三相交流电(电压、频率可调)，且能实现电能逆向流动(即交流转换成直流)。

本申请实施例提供的一种变流器模块，变流器模块内部交、直流连接采用一体式低感母排设计，降低杂散电感以及提升模块的电气性能，并能够有效解决正负极和交流ABC相之间的放电问题。而且复合母排还设置了绝缘块和绝缘条有效提升了复合母排及模块的绝缘性能。

本申请实施例提供的一种变流器模块，设置有外罩，外罩侧面设置有细长条状孔位，便于IGBT器件正常工作运行时散热，以及IGBT器件故障炸损时释放能量，减小损失。同时，外罩很好的将IGBT爆炸范围控制在外罩内部，保护了变流器模块周边其它部件的运行安全。

本申请实施例提供的一种变流器模块，控制盒底座通过螺钉紧固在水冷散热器上，而水冷散热器在变流器柜体中进行接地了，确保了整个控制盒的良好接地，能够屏蔽外部的干扰信号，保证了控制盒内部的脉冲分配板和驱动电源模块良好的抗干扰能力。

本申请实施例提供的一种变流器模块，控制盒盖上设置有小方孔，有利于内部件脉冲分配板和驱动电源模块正常运行时散热。

本申请实施例提供的一种变流器模块，变流器模块集成温度继电器，温度继电器在散热器台面温度超过设定保护值时，会将超温信号传递给件脉冲分配板，再由脉冲分配板将模块超温信号传递给模块上层控制单元，由上层控制单元停止模块工作。

本申请实施例提供的一种变流器模块，模块强电部分主要布置在外罩内部，控制电路主要布置在外罩外侧，控制电路和强电电路部分隔离，减少强电部分对控制电路的干扰，提高了模块运行的稳定性；

变流器模块采用叠层安装方式，自下而上，依次安装，简单方便，便于维护；变流器模块上设置了拉手，便于模块搬运。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种变流器模块，其特征在于，包括：

水冷散热器；

IGBT器件，设置于所述水冷散热器上；

2.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述控制电路包括：

3.根据权利要求2所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括：

4.根据权利要求3所述的变流器模块，其特征在于，所述控制盒采用导电金属材质制成。

5.根据权利要求4所述的变流器模块，其特征在于，所述控制盒上设有第一散热孔，所述外罩上设有第二散热孔。

6.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括：

7.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括：

母排连接器，设置于所述水冷散热器上；

8.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述变流器模块还包括：

9.根据权利要求1所述的变流器模块，其特征在于，所述IGBT器件和所述水冷散热器之间设有导热硅胶。

10.一种变流器，其特征在于，包括：权利要求1至9任一项所述的变流器模块。