專利名稱：四象限斬波功率組件及變流柜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力機車技術領域，尤其涉及一種四象限斬波功率組件及變流柜。
背景技術：
在大功率交流傳動電力機車中，高壓大電流絕緣柵雙極型晶體管(Insulatd-GateBipolar Transistor,簡稱 IGBT)被普遍使用。
但是在實際應用中，單個IGBT的電流容量不能滿足用戶的要求，因此大多數(shù)采用雙管或多管并聯(lián)的方式，普遍使用的是由多個IGBT并聯(lián)的四象限變頻器，其不僅可以實現(xiàn)電網(wǎng)和電機之間能量的雙向流動，將電機制動過程中的能量回饋輸入電網(wǎng)增強節(jié)能效果，還由于其輸入電流波形為正弦波，輸入側功率因數(shù)接近1，因而可以有效減少對整個供電系統(tǒng)的諧波污染。
變流柜中一般包括一個或多個組合的四象限斬波功率組件以執(zhí)行斬波和整流等功能。因此，四象限斬波功率組件的設計是很重要的。如果四象限斬波功率組件中有不合理的IGBT電路設計會導致IGBT的損壞或者爆炸，甚至可能影響機車的安全運行及人身安全。發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種四象限斬波功率組件及變流柜，用于提供一種設計合理的IGBT電路設計。
本發(fā)明提供一種四象限斬波功率組件，包括:
四象限功率橋臂，所述四象限功率橋臂包括串聯(lián)的上橋臂和下橋臂，所述上橋臂包括并聯(lián)的第一主IGBT和第一輔IGBT，所述下橋臂包括并聯(lián)的第二主IGBT和第二輔IGBT ；
斬波橋臂，包括串聯(lián)的斬波IGBT和第一二極管；
分別與每個IGBT連接的門極驅動電路，用于接收來自光電轉換模塊的控制光信號并將所述控制光信號轉換為控制電信號以根據(jù)所述控制電信號控制所述IGBT的開關，以及用于向所述光電轉換模塊發(fā)送故障光信號以通過所述光電轉換模塊向外部的控制單元發(fā)送故障電信號；
所述光電轉換模塊，用于將外部的控制單元發(fā)送的控制電信號轉換為控制光信號并將該控制光信號發(fā)送至所述門極驅動電路，以及用于接收所述門極驅動電路發(fā)出的故障光信號并將該故障光信號轉換為故障電信號發(fā)送至所述外部的控制單元；
低壓連接器，分別與所述光電轉換模塊和所述外部的控制單元連接；
其中，所述四象限功率橋臂和所述斬波橋臂并聯(lián)，所述上橋臂和所述下橋臂串聯(lián)，所述第一主IGBT和第二主IGBT之間連接同一輸入端，所述第一輔IGBT和第二輔IGBT之間連接同一輸入端，所述斬波IGBT和所述第一二極管之間連接同一輸入端，所述第一主IGBT、所述第一輔IGBT和所述斬波IGBT之間連接一輸出端，所述第二主IGBT、所述第二輔IGBT和所述第一二極管連接另一輸出端，所述各IGBT的引腳之間通過復合母排連接。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，所述分別與每個IGBT連接的門極驅動電路包括:
第一主門極驅動電路，與所述第一主IGBT連接；
第一輔門極驅動電路，與所述第一輔IGBT連接；
第二主門極驅動電路，與所述第二主IGBT連接；
第二輔門極驅動電路，與所述第二輔IGBT連接；
斬波門極驅動電路，與所述斬波IGBT連接；
所述光電轉換模塊包括:
第一光電轉換模塊，分別與所述第一主門極驅動電路和所述低壓連接器連接；
第二光電轉換模塊，分別與所述第二主門極驅動電路和所述低壓連接器連接；
第三光電轉換模塊，分別與所述斬波門極驅動電路和所述低壓連接器連接；
其中，所述第一主門極驅動電路與所述第一輔門極驅動電路串聯(lián)，所述第二主門極驅動電路與所述第二輔門極驅動電路串聯(lián)。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，所述光電轉換模塊包括一脈沖輸入調理電路，所述脈沖輸入調理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容、第二電阻、第三電阻、二極管和光發(fā)射器構成；所述上橋支路和下橋支路均由第一電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構成；兩第一電阻一端分別連接第二電阻兩端，兩第一電阻另一端均與兩穩(wěn)壓二極管陰極連接；第一電容的一端接在上橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間，第一電容另一端連接在下橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間；第三電阻、二極管和光發(fā)射器分別并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接兩穩(wěn)壓二極管陽極。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，還包括:
水冷基板，用于為所述IGBT散熱；
其中，所述各IGBT、第一二極管和各門極驅動電路位于所述水冷基板的一側，所述光電轉換模塊和所述低壓連接器位于所述水冷基板的另一側。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，還包括:
電源模塊，分別與所述各門極驅動電路和所述光電轉換模塊連接，用于為各門極驅動電路供電，所述電源模塊與所述光電轉換模塊同側。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，還包括:
緩沖電容，與所述斬波橋臂并聯(lián)，用于抑制各IGBT的關斷電壓尖峰，所述緩沖電容與所述各IGBT同側。
如上所述的四象限斬波功率組件，優(yōu)選地，還包括:
放電電阻，與所述斬波橋臂并聯(lián)，用于在所述四象限斬波功率組件切斷電源時釋放所述四象限斬波功率組件的殘余電荷，所述放電電阻與所述各IGBT同側。
本發(fā)明還提供一種變流柜，包括至少一個如上所述的四象限斬波功率組件，還包括:與每個四象限斬波功率組件連接的各外部的控制單元。
根據(jù)本發(fā)明的四象限斬波功率組件及變流柜，布局合理，IGBT的結構對稱，有利于動態(tài)均流，并且通過復合母排連接各IGBT的引腳，能夠減少雜散電感，保證整個四象限斬波功率組件的正常工作。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的四象限斬波功率組件的結構示意圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的四象限斬波功率組件的結構示意圖3為根據(jù)本發(fā)明又一實施例的四象限斬波功率組件的結構示意圖4為根據(jù)本發(fā)明再一實施例的四象限斬波功率組件的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例一提供一種四象限斬波功率組件，如圖1所示，該四象限斬波功率組件100包括四象限功率橋臂101A、斬波橋臂101B、門極驅動電路102、光電轉換模塊103和低壓連接器104。
其中，四象限功率橋臂IOlA包括串聯(lián)的上橋臂和下橋臂，所述上橋臂包括并聯(lián)的第一主IGBT105和第一輔IGBT106，所述下橋臂包括并聯(lián)的第二主IGBT107和第二輔IGBT108 ;斬波橋臂IOlB包括串聯(lián)的斬波IGBT109和第一二極管110 ;分別與每個IGBT連接的門極驅動電路102，其用于接收來自光電轉換模塊103的控制光信號并將控制光信號轉換為控制電信號以根據(jù)控制電信號控制IGBT的開關，以及用于向所述光電轉換模塊103發(fā)送故障光信號以通過所述光電轉換模塊103向外部的控制單元130發(fā)送故障電信號；光電轉換模塊103用于將外部的控制單元(Traction Control Unit,簡稱TCU) 130發(fā)送的控制電信號轉換為控制光信號并將該控制光信號發(fā)送至門極驅動電路102，以及用于接收所述門極驅動電路102發(fā)出的故障光信號并將該故障光信號轉換為故障電信號發(fā)送至所述外部的控制單元130 ;低壓連接器104分別與光電轉換模塊103和外部的控制單元130連接。上述IGBT均由一絕緣柵雙極型晶體管與一二極管反并聯(lián)構成。
其中，所述四象限功率橋臂IOlA和所述斬波橋臂IOlB并聯(lián)，上橋臂和下橋臂串聯(lián)，第一主IGBT105和第二主IGBT107之間連接同一輸入端，第一輔IGBT106和第二輔IGBT108之間連接同一輸入端，斬波IGBT109和第一二極管110之間連接同一輸出端，第一主IGBT105、第一輔IGBT106和斬波IGBT109之間連接一輸出端，第二主IGBT107、第二輔IGBT108和第一二極管110連接另一輸出端。斬波橋臂用于當?shù)谝恢鱅GBT105和第二主IGBT107之間的輸入端或者第一輔IGBT106和第二輔IGBT108之間輸入端的電壓高于預設閾值時，通過外部的控制單元控制斬波IGBT109導通，并通過斬波IGBT109和第一二極管110之間的輸出端消耗高出預設閾值的電壓，具體可以在該輸出端的外部電路上設置一斬波電阻。上述各IGBT的引腳之間通過復合母排(圖中未示出)連接。復合母排是一種多層復合結構連接銅排，其可以減少整個四象限斬波功率組件100的雜散電感，有利于并聯(lián)的IGBT動態(tài)均流和減小各IGBT關斷電壓尖峰。
本實施例中的門極驅動電路102還可以用于檢測各IGBT的工作狀態(tài)，當檢測到某個IGBT并不在正常工作狀態(tài)，或者門極驅動電路102發(fā)生故障時發(fā)送故障控制光信號，并通過光電轉換模塊103和低壓連接器104轉發(fā)至外部的控制單元130，以使外部的控制單元130采取相應的操作或者通知工作人員。該門極驅動電路102還具有短路保護功能,這是由于過大的電流很有可能燒壞IGBT，采用該門極驅動電路102可以及時進行保護，例如在特定時間內，門極驅動電路102自動關斷相應IGBT，同時將故障光信號通過光電轉換模塊103、低壓連接器104傳輸至外部的控制單元130，進而外部的控制單元130在特定時間內封鎖脈沖。此外，該門極驅動電路102還具有有源鉗位功能，即抑制IGBT關斷時的電壓尖峰。
優(yōu)選地，該四象限斬波功率組件100還包括電源模塊105。該電源模塊105可以分別與各門極驅動電路102和光電轉換模塊103連接，用于為各門極驅動電路102供電。光電轉換模塊103在接收到控制光信號時，分成兩路，一路直接發(fā)送至門極驅動電路102，另一路使電源模塊105為門極驅動電路102供電。另外，電源模塊105還可以將光電轉換模塊103和外部的控制單元130的低壓電源與高壓側進行電氣隔離。高壓側包括四象限功率橋臂101A、斬波橋臂IOlB和門極驅動電路102，低壓側包括光電轉換模塊103和低壓連接器 104。
根據(jù)本實施例一的四象限斬波功率組件100,布局合理，IGBT的結構對稱,有利于動態(tài)均流，并且通過復合母排連接各IGBT的引腳，能夠減少雜散電感，保證整個四象限斬波功率組件100的正常工作。另外，該四象限斬波功率組件100可集成在一個模塊上，兩個或多個同樣的四象限斬波功率模塊可以通過外部的連接完成四象限整流和斬波功能，外部的連接可以使各四象限斬波功率組件為并聯(lián)或者串聯(lián)，或者是混聯(lián)，這樣，當其中一個橋臂或者一個IGBT損壞時，只需要更換整個模塊即可，而不用再像傳統(tǒng)技術中需要更換變流柜中的整個斬波整流單元，節(jié)省了大量的財力和人力。
實施例二
本實施例二對實施例一的四象限斬波功率組件做進一步限定。
本實施例二僅對實施例一的門極驅動電路、電源模塊和光電轉換模塊做進一步限定，其它模塊均與實施例一中的一致，在此不再進行贅述。
如圖2所示，與第一主IGBT105連接的門極驅動電路為第一主門極驅動電路140，與第一輔IGBT106連接的門極驅動電路為第一輔門極驅動電路141，同樣，與第二主IGBT107連接的門極驅動電路為第二主門極驅動電路142，與第二輔IGBT108連接的門極驅動電路為第二輔門極驅動電路143。另外，與斬波IGBT109連接的門極驅動電路為斬波門極驅動電路120。其中，第一主門極驅動電路140與第一輔門極驅動電路141串聯(lián)，第一主門極驅動電路140接收第一光電模塊103A發(fā)送的控制光信號并將該控制光信號轉換為控制電信號之后，將該控制電信號轉發(fā)至第一輔門極驅動電路141，以實現(xiàn)第一主門極驅動電路140與第一輔門極驅動電路141之間的同步，即實現(xiàn)第一主IGBT105和第一輔IGBT106的同步。同樣，第二主門極驅動電路142與第二輔門極驅動電路143串聯(lián)，第二主門極驅動電路142接收第二光電模塊103B發(fā)送的控制光信號并將該控制光信號轉換為控制電信號之后，將該控制電信號轉發(fā)至第二輔門極驅動電路143，以實現(xiàn)第二主門極驅動電路142以及第二輔門極驅動電路143的同步，即實現(xiàn)第二主IGBT107和第二輔IGBT108的同步。而斬波門極驅動電路120分別連接斬波IGBT109和第三光電轉換模塊103C，該斬波門極驅動電路120接收第三光電轉換模塊103C的控制光信號并將該控制光信號轉換為控制電信號之后，將該控制電信號發(fā)送至斬波IGBT109，以控制斬波IGBT109的開關。
其中，第一光電轉換模塊103A分別與第一主門極驅動電路140低壓連接器104 ；第二光電轉換模塊103B分別與第二主門極驅動電路142和低壓連接器104連接。第一電源模塊105A分別與第一光電轉換模塊103A和第一主門極驅動電路140連接,第二電源模塊105B分別與第二光電轉換模塊103B和第二主門極驅動電路142連接，第三電源模塊105C分別與第三光電轉換模塊103C和斬波門極驅動電路120連接。
根據(jù)本實施例二的四象限斬波功率組件100，通過將由主門極驅動電路控制輔門極驅動電路，實現(xiàn)了主IGBT和輔IGBT之間的同步，能夠保證各并聯(lián)的IGBT之間的動態(tài)均流，保證整個四象限斬波功率組件100的正常工作。
實施例三
本實施例三對實施例一和實施例二做進一步限定。
本實施例三僅對光電轉換模塊做進一步限定，其余結構均與上述實施例中的一致，在此不再進行贅述。
如圖3所示，為本實施例三的四象限斬波功率組件中的光電轉換模塊的結構示意圖。該光電轉換模塊具有一脈沖輸入調理電路，脈沖輸入調理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容10、第二電阻12、第三電阻13、第二二極管21和光發(fā)射器3構成；上橋支路由上第一電阻11和上穩(wěn)壓二極管4串聯(lián)構成，下橋支路由下第一電阻11’和下穩(wěn)壓二極管4’構成；上第一電阻11 一端和下第一電阻11’ 一端分別連接第二電阻12兩端，上第一電阻11另一端與上穩(wěn)壓二極管4陰極連接，下第一電阻11’另一端與下穩(wěn)壓二極管4’陰極連接；第一電容10的一端連接在上第一電阻11和上穩(wěn)壓二極管4之間,第一電容10的另一端接在下第一電阻11’和下穩(wěn)壓二極管4’之間；第三電阻13、第二二極管21和光發(fā)射器3分別并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接上穩(wěn)壓二極管4陽極和下穩(wěn)壓二極管4’陽極。光發(fā)射器3由殼體和設在該殼體內的發(fā)光二極管30構成，該殼體上設有用于連接光纖的發(fā)射孔(圖中未示)和至少一個用于將光發(fā)射器固定在門極驅動電路上的插腳31。發(fā)射孔通過光纖與門極驅動電路連接把發(fā)光二極管30發(fā)出的控制光信號傳輸給門極驅動電路。
下面以實施例二中的第一光電轉換模塊103A為例進行說明。具體地，上橋支路的輸入端a和下橋支路的輸入端b分別與外部的控制單元連接，用于接收外部的控制單元發(fā)出的驅動脈沖信號，外部的控制單元發(fā)出的上橋臂的脈沖接入上橋支路的輸入端a，外部的控制單元發(fā)出的同一橋臂的下橋臂的脈沖接入下橋支路的輸入端b，這種差分方式的接法，有助于抑制線路傳輸過程中的共模干擾，經過脈沖輸入調理電路，通過光發(fā)射器3轉換為控制光信號，然后通過光纖傳輸至門極驅動電路，保證IGBT的可靠開通與關斷。其原理為:
當脈沖正極接上橋支路的輸入端a，脈沖負極接下橋支路的輸入端b時，電流的路徑為:上橋支路的輸入端a —上第一電阻11 —上穩(wěn)壓二極管4 —光發(fā)射器3 —下穩(wěn)壓二極管4’ 一下第一電阻11 ’ 一下橋支路的輸入端b，在此種情況下，上穩(wěn)壓二極管4起穩(wěn)壓二極管作用，下穩(wěn)壓二極管4’起二極管作用，光發(fā)射器3中發(fā)光二極管30發(fā)光；當上橋支路的輸入端a脈沖由正轉為負,下橋支路的輸入端b脈沖由負轉為正時，由于光發(fā)射器3自身存在電容，該電容存儲的電荷通過第三電阻13進行釋放，當電荷釋放完畢后，電流的路徑為:下橋支路的輸入端b —下第一電阻11’ 一下穩(wěn)壓二極管4’ 一第二二極管21 —上穩(wěn)壓二極管4 —上第一電阻11 —上橋支路的輸入端a,此時,發(fā)光二極管30熄滅；當上橋支路的輸入端a脈沖由負轉為正,下橋支路的輸入端b脈沖由正轉為負時，由于第二二極管21自身存在電容，該電容存儲的電荷通過第三電阻13進行釋放，當電荷釋放完畢后，電流的路徑為:上橋支路的輸入端a —上第一電阻11 —上穩(wěn)壓二極管4 —光發(fā)射器3 —下穩(wěn)壓二極管4’ 一下第一電阻11’ 一下橋支路的輸入端b，這即為一個循環(huán)過程。其中上第一電阻11與第一電容10或下第一電阻11’與第一電容10構成濾波回路，對輸入的脈沖信號進行濾波。
需要說明的是，對于實施例二中的第二光電轉換模塊而言，外部的控制單元發(fā)出的上橋臂的脈沖在接入第一光電轉換模塊的上橋支路的輸入端a的同時，還接入第二光電轉換模塊的下橋支路的輸入端b ;外部的控制單元發(fā)出的同一橋臂的下橋臂的脈沖接入第一光電轉換模塊的下橋支路的輸入端b的同時，還接入第二光電轉換模塊的上橋支路的輸入端a。
本實施例的四象限斬波功率組件，通過輸入調理電路把從外部的控制單元發(fā)出的脈沖控制信號即控制電信號轉換為控制光信號，通過光纖將控制光信號作為輸入信號傳輸給門極驅動電路以控制IGBT的開關，提高對IGBT的控制和保護，進而降低對整個變流柜中其他單元造成電磁干擾，增強驅動電路的抗干擾性，提高四象限斬波功率組件的可靠性，降低故障率，從而大大節(jié)省了部件維修成本，大大簡化了四象限斬波功率組件的布局，節(jié)省空間和成本，提高了產品質量和可靠性。
實施例四
本實施例四對上述實施例的四象限斬波功率組件做進一步限定。
本實施例的四象限斬波功率組件還包括水冷基板。該水冷基板用于為IGBT散熱。各IGBT和各門極驅動電路位于水冷基板的一側,光電轉換模塊和低壓連接器位于水冷基板的另一側。該水冷基板的內部為中空，通過水流在其中的流動而帶走各IGBT工作時所產生的熱量。
其中，橋臂和各門極驅動電路所在的側為高壓側，光電轉換模塊和低壓連接器所在的側為低壓側。各IGBT、各門極驅動電路、光電轉換模塊和低壓連接器均固定在該水冷基板上。當同時存在電源模塊和本實施例中的水冷基板時，可以將電源模塊也歸入到低壓側，同樣，該電源模塊也固定在該水冷基板上。
該水冷基板可以為各IGBT散熱，不僅散熱效果好，而且噪音較小。并且通過將高壓側和低壓側分隔開來，能夠進一步防止高壓側對低壓側信號的影響，保證了信號傳輸?shù)臏蚀_性。
實施例五
本實施例五對上述實施例的四象限斬波功率組件做進一步限定。
如圖4所示，本實施例的四象限斬波功率組件100還包括緩沖電容401。該緩沖電容401與斬波橋臂IOlB并聯(lián)，用于抑制各IGBT的關斷電壓尖峰。
可選地，該四象限斬波功率組件100還包括放電電阻402。該放電電阻402與斬波橋臂IOlB并聯(lián)，用于在四象限斬波功率組件切斷電源時釋放四象限斬波功率組件的殘余電荷。也可采用該放電電阻402在斷電后的預設的時間內對該四象限斬波功率組件放電。
根據(jù)本實施例四的四象限斬波功率組件100，能夠通過緩沖電容401抑制關斷電壓尖峰，當存在放電電阻402時，還能夠釋放該四象限斬波功率組件100的殘余電荷，以避免在后續(xù)的更換或維修過程中對工作人員造成傷害。
需要特別指出的是，當存在水冷基板時，本實施例四的緩沖電容401和放電電阻402均為于水冷基板的高壓側。
本發(fā)明還提供一種變流柜，包括至少一個如上任一實施例的四象限斬波功率組件，還包括:與每個四象限斬波功率組件連接的各外部的控制單元。該外部的控制單元可以是一個，也可以是多個，每個外部的控制單元可以與一個四象限斬波功率組件連接，也可以連接多個四象限斬波功率組件，具體可以根據(jù)實際需要設定。其中，各四象限斬波功率組件并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)，可以根據(jù)實際需要自行設定。例如，將兩個如上任一實施例所描述的四象限斬波功率組件并聯(lián)，就可以完成整流和斬波的功能
最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
權利要求
1.一種四象限斬波功率組件，其特征在于，包括: 四象限功率橋臂，所述四象限功率橋臂包括串聯(lián)的上橋臂和下橋臂，所述上橋臂包括并聯(lián)的第一主IGBT和第一輔IGBT，所述下橋臂包括并聯(lián)的第二主IGBT和第二輔IGBT ； 斬波橋臂，包括串聯(lián)的斬波IGBT和第一二極管； 分別與每個IGBT連接的門極驅動電路，用于接收來自光電轉換模塊的控制光信號并將所述控制光信號轉換為控制電信號以根據(jù)所述控制電信號控制所述IGBT的開關，以及用于向所述光電轉換模塊發(fā)送故障光信號以通過所述光電轉換模塊向外部的控制單元發(fā)送故障電信號； 所述光電轉換模塊，用于將外部的控制單元發(fā)送的控制電信號轉換為控制光信號并將該控制光信號發(fā)送至所述門極驅動電路，以及用于接收所述門極驅動電路發(fā)出的故障光信號并將該故障光信號轉換為故障電信號發(fā)送至所述外部的控制單元； 低壓連接器，分別與所述光電轉換模塊和所述外部的控制單元連接； 其中，所述四象限功率橋臂和所述斬波橋臂并聯(lián)，所述上橋臂和所述下橋臂串聯(lián)，所述第一主IGBT和第二主IGBT之間連接同一輸入端，所述第一輔IGBT和第二輔IGBT之間連接同一輸入端，所述斬波IGBT和所述第一二極管之間連接同一輸入端，所述第一主IGBT、所述第一輔IGBT和所述斬波IGBT之間連接一輸出端，所述第二主IGBT、所述第二輔IGBT和所述第一二極管連接另一輸出端，所述各IGBT的引腳之間通過復合母排連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，所述分別與每個IGBT連接的門極驅動電路包括: 第一主門極驅動電路，與所述第一主IGBT連接； 第一輔門極驅動電路，與所述第一輔IGBT連接； 第二主門極驅動電路，與所述第二主IGBT連接； 第二輔門極驅動電路，與所述第二輔IGBT連接； 斬波門極驅動電路，與所述斬波IGBT連接； 所述光電轉換模塊包括: 第一光電轉換模 塊，分別與所述第一主門極驅動電路和所述低壓連接器連接； 第二光電轉換模塊，分別與所述第二主門極驅動電路和所述低壓連接器連接； 第三光電轉換模塊，分別與所述斬波門極驅動電路和所述低壓連接器連接； 其中，所述第一主門極驅動電路與所述第一輔門極驅動電路串聯(lián)，所述第二主門極驅動電路與所述第二輔門極驅動電路串聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，所述光電轉換模塊包括一脈沖輸入調理電路，所述脈沖輸入調理電路由上橋支路、下橋支路、第一電容、第二電阻、第三電阻、二極管和光發(fā)射器構成；所述上橋支路和下橋支路均由第一電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構成；兩第一電阻一端分別連接第二電阻兩端，兩第一電阻另一端均與兩穩(wěn)壓二極管陰極連接；第一電容的一端接在上橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間，第一電容另一端連接在下橋支路的第一電阻和穩(wěn)壓二極管之間；第三電阻、二極管和光發(fā)射器分別并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接兩穩(wěn)壓二極管陽極。
4.根據(jù)權利要求1所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，還包括: 水冷基板，用于為所述IGBT散熱；其中，所述各IGBT、第一二極管和各門極驅動電路位于所述水冷基板的一側，所述光電轉換模塊和所述低壓連接器位于所述水冷基板的另一側。
5.根據(jù)權利要求4所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，還包括: 電源模塊，分別與所述各門極驅動電路和所述光電轉換模塊連接，用于為各門極驅動電路供電，所述電源模塊與所述光電轉換模塊同側。
6.根據(jù)權利要求4所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，還包括: 緩沖電容，與所述斬波橋臂并聯(lián)，用于抑制各IGBT的關斷電壓尖峰，所述緩沖電容與所述各IGBT同側。
7.根據(jù)權利要求1所述的四象限斬波功率組件，其特征在于，還包括: 放電電阻，與所 述斬波橋臂并聯(lián)，用于在所述四象限斬波功率組件切斷電源時釋放所述四象限斬波功率組件的殘余電荷，所述放電電阻與所述各IGBT同側。
8.一種變流柜，包括至少一個根據(jù)權利要求1 7中任一項所述的四象限斬波功率組件，還包括:與每個四象限斬波功率組件連接的各外部的控制單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四象限斬波功率組件及變流柜，組件包括四象限功率橋臂包括串聯(lián)的上橋臂和下橋臂，上橋臂包括第一主IGBT和第一輔IGBT，下橋臂包括第二主IGBT和第二輔IGBT；斬波橋臂包括串聯(lián)的斬波IGBT和第一二極管；分別與每個IGBT連接的門極驅動電路用于接收來自光電轉換模塊的控制光信號，以及向光電轉換模塊發(fā)送故障光信號；光電轉換模塊用于將外部的控制單元發(fā)送的控制電信號轉換為控制光信號并向門極驅動電路發(fā)送，以及用于接收門極驅動電路發(fā)出的故障光信號并向外部的控制單元發(fā)送；分別與光電轉換模塊和外部的控制單元連接的低壓連接器。根據(jù)本發(fā)明的四象限斬波功率組件及變流柜，布局合理，IGBT的結構對稱，有利于動態(tài)均流。
文檔編號H02M1/092GK103138542SQ20111039043
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者柴媛, 張晉芳, 梁安平, 劉志敏, 王雷 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司