永磁牽引系統用變流器的制作方法

本發明涉及變流器，具體為永磁牽引系統用變流器。

背景技術：

隨著軌道交通技術的發展，牽引傳動方式經歷了由直流傳動系統到交流傳動系統的變革，如今，在交流傳動系統成為主導的同時，人們也開始注意到它電能利用率低，損耗大的缺點，為了改變現狀，永磁傳動系統應運而生，眾所周之，牽引傳動系統由牽引電機和牽引變流器兩大部分組成，永磁傳動系統以其牽引電機體積小，電能利用率高等優點已在國內外被廣泛推廣使用，而牽引變流器作為永磁傳動系統的心臟，是整個系統控制的核心部分。

永磁牽引系統用變流器的電路原理如圖1所示。現有的永磁牽引系統用變流器包括箱體8、支撐電容3、igbt15、驅動板16、控制板組件10、器件安裝組件11、晶閘管7、吸收電容6、電阻13、電流傳感器14、冷卻系統，冷卻系統組成部分：冷卻風機9、散熱器1、風道2。散熱器及支撐電容安裝于箱體底部，風扇位于箱體側面，風道位于箱體底部外側用于散熱器散熱通風，igbt、晶閘管、電流傳感器及電阻安裝于散熱器表面，支撐電容與igbt之間由兩個獨立的正母排、負母排疊加安裝，吸收電容安裝于igbt輸入端用于吸收雜散電感，igbt驅動板與控制板組件相集成并與器件安裝組件一起架空安裝于箱體內部散熱器表面功率器件等主要部件上方，控制板組件用于發送控制信號及采集故障信號，器件安裝組件用于控制預充電回路及輸入電壓檢測。其中，六支igbt組成一個逆變單元分別驅動2臺永磁電機，即牽引變流器對兩臺電機進行同時控制，每個逆變單元的每個相位橋（即上橋臂或下橋臂）由2個同型號igbt并聯組成。1支igbt用于斬波回路吸收中間直流回路過電壓。輸入輸出端采用銅排連接方式。

上述的現有變流器雖可滿足設計要求，但存在以下缺點：

（1）支撐電容與igbt之間的母排為兩個獨立個體設計，造成主回路雜散電感增加，影響igbt工作穩定性。

（2）每個相位橋由2個同型號igbt并聯組成，若其中一個igbt損壞，則整個相位橋故障，造成變流器輸出側兩臺牽引電機無法同時工作，增加了系統故障率。

（3）igbt驅動板與控制板組件相集成，若控制板組件或驅動板出現故障，需要將整塊集成電路板返廠進行檢修，增加了系統故障率及維修成本。

（4）變流器輸入輸出端為銅排連接，當變流器進行例行檢修時，容易因誤接觸造成人員傷害，增加了人員傷亡事故率。

技術實現要素：

本發明解決現有永磁牽引系統用變流器存在上述缺陷，提供一種永磁牽引系統用變流器。該永磁牽引系統用變流器較現有產品主要在整體結構設計布局、電氣連接部件結構等方面進行了改進。

本發明是采用如下技術方案實現的：永磁牽引系統用變流器，包括箱體、支撐電容、igbt、驅動板、控制板組件；共有六支igbt，每支igbt由上橋臂igbt和下橋臂igbt構成，六支igbt組成兩個逆變單元（三支igbt組成一個逆變單元），每支igbt裝配一個驅動板，并且驅動板集成在每支igbt的上端，控制板組件獨立安裝。

還包括用于斬波回路的第七支igbt,第七支igbt的驅動板也集成在第七支igbt的上端，第七支igbt的驅動板只控制第七支igbt的一個橋臂igbt,其另一橋臂igbt用作續流二極管。

進一步地，支撐電容與igbt之間采用復合母排連接。

本發明具有如下技術效果：

1、igbt與驅動板集成為一體，與控制板組件分離，板間線束采用20路排線連接，減小了電磁干擾，便于器件的維修更換。

2、空間上，變流器內部使用復合母排，以及驅動板與控制板組件分離的設計模式，減小了變流器內部空間占用率，給其余部件的合理結構布局及布線預留了空間。

3、支撐電容與igbt之間采用復合母排連接，既節省了空間，也有效降低了主回路的雜散電感。因此可以將變流器內部rc回路吸收電容和電阻去除，其他部件結構不變，同樣可以達到設計要求。

4、經濟上，變流器采用igbt和驅動板集成，與控制板組件分離式設計，以現有結構單臺變流器成本總價4.15萬為例，現有結構單臺變流器上述三樣部件成本約占總成本49%，即2.025萬元，由于變流器使用了復合母排設計，降低了主回路雜散電感，使得上述三種部件的故障率降低，經估算新結構變流器每年可節省維修成本約4萬元，大大提升了經濟效益。

5、變流器采用防水防灰塵設計，高、低壓進出線采用穿墻密封系統、航插頭和輸入輸出連接器等方式密封，防護等級達到ip54。

附圖說明

圖1為永磁牽引系統用變流器的電路原理圖；

圖2為本發明所述永磁牽引系統用變流器的正視圖（去側板）；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為圖2的俯視圖一（去上蓋板）；

圖5為圖2的俯視圖二（去上蓋板、控制板組件、器件安裝組件）；

圖6為復合母排的結構圖；

圖7為圖6的側視圖；

圖8為圖6的俯視圖。

圖中：1－風冷散熱器，2－風道，3－支撐電容，4－輸入端連接器，5－輸出端連接器，6－吸收電容，7－晶閘管，8－箱體，9－風機，10－控制板組件，11－器件安裝組件，12－復合母排，13－電阻，14－電流互感器，15－igbt，16－驅動板，17－航插頭。

具體實施方式

永磁牽引系統用變流器，包括箱體8、支撐電容3、igbt15、驅動板16、控制板組件10；共有六支igbt，每支igbt由上橋臂igbt和下橋臂igbt構成，六支igbt組成兩個逆變單元（三支igbt組成一個逆變單元），每支igbt裝配一個驅動板16，并且驅動板16集成在每支igbt的上端，控制板組件10獨立安裝。還包括用于斬波回路的第七支igbt,第七支igbt的驅動板也集成在第七支igbt的上端，第七支igbt的驅動板只控制第七支igbt的一個橋臂igbt,其另一橋臂igbt用作續流二極管。支撐電容3與igbt之間采用復合母排12連接。具體實施時，驅動板16與控制板組件10間線束采用20路排線連接。箱體8兩側的輸入輸出端上分別連接有輸入端連接器4、輸出端連接器5。igbt驅動板16直接焊接在igbt上。箱體8一側的變流器與外部信號傳輸線端上連接有航插頭17。

技術特征：

技術總結
本發明涉及變流器，具體為永磁牽引系統用變流器。解決現有永磁牽引系統用變流器存在主回路雜散電感高、維修成本高等問題。該永磁牽引系統用變流器的IGBT與驅動板集成為一體，與控制板組件分離，板間線束采用20路排線連接，減小了電磁干擾，便于器件的維修更換。變流器內部支撐電容與IGBT之間采用復合母排連接，以及驅動板與控制板組件分離的設計模式，減小了變流器內部空間占用率，給其余部件的合理結構布局及布線預留了空間。支撐電容與IGBT之間采用復合母排連接，既節省了空間，也有效降低了主回路的雜散電感。因此可以將變流器內部RC回路吸收電容和電阻去除，其他部件結構不變，同樣可以達到設計要求。

技術研發人員：胡銘立;柴媛;唐麗歡
受保護的技術使用者：中車永濟電機有限公司
技術研發日：2017.05.17
技術公布日：2017.07.28