本發(fā)明涉及變流器，具體為永磁牽引系統(tǒng)用變流器。

背景技術(shù)：

隨著軌道交通技術(shù)的發(fā)展，牽引傳動方式經(jīng)歷了由直流傳動系統(tǒng)到交流傳動系統(tǒng)的變革，如今，在交流傳動系統(tǒng)成為主導(dǎo)的同時(shí)，人們也開始注意到它電能利用率低，損耗大的缺點(diǎn)，為了改變現(xiàn)狀，永磁傳動系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，眾所周之，牽引傳動系統(tǒng)由牽引電機(jī)和牽引變流器兩大部分組成，永磁傳動系統(tǒng)以其牽引電機(jī)體積小，電能利用率高等優(yōu)點(diǎn)已在國內(nèi)外被廣泛推廣使用，而牽引變流器作為永磁傳動系統(tǒng)的心臟，是整個(gè)系統(tǒng)控制的核心部分。

永磁牽引系統(tǒng)用變流器的電路原理如圖1所示?，F(xiàn)有的永磁牽引系統(tǒng)用變流器包括箱體8、支撐電容3、igbt15、驅(qū)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(tǒng)，冷卻系統(tǒng)組成部分：冷卻風(fēng)機(jī)9、散熱器1、風(fēng)道2。散熱器及支撐電容安裝于箱體底部，風(fēng)扇位于箱體側(cè)面，風(fēng)道位于箱體底部外側(cè)用于散熱器散熱通風(fēng)，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(gè)獨(dú)立的正母排、負(fù)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(qū)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(nèi)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(fā)送控制信號及采集故障信號，器件安裝組件用于控制預(yù)充電回路及輸入電壓檢測。其中，六支igbt組成一個(gè)逆變單元分別驅(qū)動2臺永磁電機(jī)，即牽引變流器對兩臺電機(jī)進(jìn)行同時(shí)控制，每個(gè)逆變單元的每個(gè)相位橋（即上橋臂或下橋臂）由2個(gè)同型號igbt并聯(lián)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(xiàn)有變流器雖可滿足設(shè)計(jì)要求，但存在以下缺點(diǎn)：

（1）支撐電容與igbt之間的母排為兩個(gè)獨(dú)立個(gè)體設(shè)計(jì)，造成主回路雜散電感增加，影響igbt工作穩(wěn)定性。

（2）每個(gè)相位橋由2個(gè)同型號igbt并聯(lián)組成，若其中一個(gè)igbt損壞，則整個(gè)相位橋故障，造成變流器輸出側(cè)兩臺牽引電機(jī)無法同時(shí)工作，增加了系統(tǒng)故障率。

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

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決現(xiàn)有永磁牽引系統(tǒng)用變流器存在上述缺陷，提供一種永磁牽引系統(tǒng)用變流器。該永磁牽引系統(tǒng)用變流器較現(xiàn)有產(chǎn)品主要在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局、電氣連接部件結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了改進(jìn)。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：永磁牽引系統(tǒng)用變流器，包括箱體、支撐電容、igbt、驅(qū)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(gòu)成，六支igbt組成兩個(gè)逆變單元（三支igbt組成一個(gè)逆變單元），每支igbt裝配一個(gè)驅(qū)動板，并且驅(qū)動板集成在每支igbt的上端，控制板組件獨(dú)立安裝。

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

進(jìn)一步地，支撐電容與igbt之間采用復(fù)合母排連接。

本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

1、igbt與驅(qū)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(nèi)部使用復(fù)合母排，以及驅(qū)動板與控制板組件分離的設(shè)計(jì)模式，減小了變流器內(nèi)部空間占用率，給其余部件的合理結(jié)構(gòu)布局及布線預(yù)留了空間。

3、支撐電容與igbt之間采用復(fù)合母排連接，既節(jié)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(nèi)部rc回路吸收電容和電阻去除，其他部件結(jié)構(gòu)不變，同樣可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4、經(jīng)濟(jì)上，變流器采用igbt和驅(qū)動板集成，與控制板組件分離式設(shè)計(jì)，以現(xiàn)有結(jié)構(gòu)單臺變流器成本總價(jià)4.15萬為例，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)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(fù)合母排設(shè)計(jì)，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(jīng)估算新結(jié)構(gòu)變流器每年可節(jié)省維修成本約4萬元，大大提升了經(jīng)濟(jì)效益。

5、變流器采用防水防灰塵設(shè)計(jì)，高、低壓進(jìn)出線采用穿墻密封系統(tǒng)、航插頭和輸入輸出連接器等方式密封，防護(hù)等級達(dá)到ip54。

附圖說明

圖1為永磁牽引系統(tǒng)用變流器的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明所述永磁牽引系統(tǒng)用變流器的正視圖（去側(cè)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(fù)合母排的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為圖6的側(cè)視圖；

圖8為圖6的俯視圖。

圖中：1－風(fēng)冷散熱器，2－風(fēng)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(fēng)機(jī)，10－控制板組件，11－器件安裝組件，12－復(fù)合母排，13－電阻，14－電流互感器，15－igbt，16－驅(qū)動板，17－航插頭。

具體實(shí)施方式

永磁牽引系統(tǒng)用變流器，包括箱體8、支撐電容3、igbt15、驅(qū)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(gòu)成，六支igbt組成兩個(gè)逆變單元（三支igbt組成一個(gè)逆變單元），每支igbt裝配一個(gè)驅(qū)動板16，并且驅(qū)動板16集成在每支igbt的上端，控制板組件10獨(dú)立安裝。還包括用于斬波回路的第七支igbt,第七支igbt的驅(qū)動板也集成在第七支igbt的上端，第七支igbt的驅(qū)動板只控制第七支igbt的一個(gè)橋臂igbt,其另一橋臂igbt用作續(xù)流二極管。支撐電容3與igbt之間采用復(fù)合母排12連接。具體實(shí)施時(shí)，驅(qū)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(cè)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(qū)動板16直接焊接在igbt上。箱體8一側(cè)的變流器與外部信號傳輸線端上連接有航插頭17。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及變流器，具體為永磁牽引系統(tǒng)用變流器。解決現(xiàn)有永磁牽引系統(tǒng)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(tǒng)用變流器的IGBT與驅(qū)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(nèi)部支撐電容與IGBT之間采用復(fù)合母排連接，以及驅(qū)動板與控制板組件分離的設(shè)計(jì)模式，減小了變流器內(nèi)部空間占用率，給其余部件的合理結(jié)構(gòu)布局及布線預(yù)留了空間。支撐電容與IGBT之間采用復(fù)合母排連接，既節(jié)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(nèi)部RC回路吸收電容和電阻去除，其他部件結(jié)構(gòu)不變，同樣可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)研發(fā)人員：胡銘立;柴媛;唐麗歡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中車永濟(jì)電機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.17
技術(shù)公布日：2017.07.28