專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)車(chē)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器。
背景技術(shù)：
降壓斬波器模塊是機(jī)車(chē)(如HXD2型機(jī)車(chē))輔助電路系統(tǒng)中重要的一個(gè)功率模塊。 機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)降壓斬波器是將機(jī)車(chē)主電路中的直流電壓1800V斬波降至輔助電路系 統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V。 在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過(guò)程中，實(shí)用新型人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題現(xiàn)有 技術(shù)中，機(jī)車(chē)(如HXD2型機(jī)車(chē))為購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的整體模塊，其驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以降壓斬 波器在沒(méi)有可以承制的生產(chǎn)廠家，又由于外國(guó)的降壓斬波器成本較高，因此其價(jià)格昂貴。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本。 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，所述降壓斬波器包括支撐 電容器，還包括絕緣柵極型功率管IGBT驅(qū)動(dòng)電路，用于采用IGBT功率組件作為功率元件， 將直流電壓1800V士5X的斬波降至直流電壓545V±5% ;復(fù)合母排，用于電連接所述IGBT 功率組件和所述支撐電容器。 優(yōu)選的，所述降壓斬波器還可以包括鋁質(zhì)散熱器，用于與所述IGBT功率組件相
連，固定所述IGBT功率組件于所述鋁質(zhì)散熱器上，對(duì)所述IGBT功率組件進(jìn)行散熱。 優(yōu)選的，所述降壓斬波器還可以包括溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)，用于測(cè)量所述降壓斬波器的
溫度產(chǎn)生溫度信號(hào)，用于根據(jù)所述溫度信號(hào)對(duì)所述降壓斬波器進(jìn)行保護(hù)。進(jìn)一步，所述溫度
保護(hù)開(kāi)關(guān)，用于采用6芯連接器采集所述降壓斬波器產(chǎn)生的溫度信號(hào)。 優(yōu)選的，所述復(fù)合母排安裝于所述IGBT功率組件上，所述復(fù)合母排上面安裝所述
支撐電容器，所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路固定于IGBT驅(qū)動(dòng)板上，所述降壓斬波器還可以包括結(jié)構(gòu)
件，用于固定所述支撐電容器、所述IGBT驅(qū)動(dòng)板、所述IGBT功率組件、所述鋁質(zhì)散熱器、所
述溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)和所述復(fù)合母排。 優(yōu)選的，所述降壓斬波器還可以包括所述結(jié)構(gòu)件包括鍍鋅鋼板。 優(yōu)選的，所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極接口電路。進(jìn)一步，所述門(mén)
極接口電路為光纖傳送電路。進(jìn)一步，所述門(mén)極接口電路，用于采用直徑14mm銅圓柱插頭
對(duì)外相連。 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，降低了成本。
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例IGBT驅(qū)動(dòng)電路示意圖； 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例門(mén)極接口電路示意圖； 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例驅(qū)動(dòng)板輸出脈沖示意圖； 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器機(jī)械接口示意圖； 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器采用15芯連接器的電氣接口示意圖； 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器采用6芯連接器的電氣接口示意圖。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。 本實(shí)用新型涉及HXD2機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)降壓斬波器模塊的研制，特別地，在HXD2機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)將直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V，模塊采用IGBT作為功率元件且自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路和自制驅(qū)動(dòng)板，采用復(fù)合母排實(shí)現(xiàn)功率電路和器件的電氣連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。 本實(shí)用新型提供了一種通過(guò)對(duì)HXD2機(jī)車(chē)斬波模塊技術(shù)的消化吸收，自行研制的降壓斬波功率模塊。該降壓斬波模塊可實(shí)現(xiàn)將HXD2機(jī)車(chē)IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V;采用IGBT作為功率元件，采用復(fù)合母排(復(fù)合母排Laminated Busbar是一種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)連接排，具有可重復(fù)電氣性能、低阻抗、抗干擾、可靠性好、節(jié)省空間、裝配簡(jiǎn)潔快捷等特點(diǎn)的大功率模塊化連接結(jié)構(gòu)部件。)實(shí)現(xiàn)功率電路和器件的電氣連接，自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本遠(yuǎn)低于國(guó)外購(gòu)買(mǎi)成本，便于制造與組裝的HXD2機(jī)車(chē)降壓斬波功率模塊研制方法。所謂IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵極型功率管)，是由BJT (雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件，應(yīng)用于交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。 如圖l所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型所涉及的降壓斬波器由IGBT功率組件106、支撐電容器101、 IGBT驅(qū)動(dòng)電板(包括IGBT驅(qū)動(dòng)電路)104、溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)105，以及鋁質(zhì)散熱器107、復(fù)合母排103、和結(jié)構(gòu)件102等組成。[0024] 將HXD2機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)中直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V。 IGBT功率組件固定在鋁質(zhì)散熱器上；IGBT功率組件及二極管模塊和支撐電容器的電氣連接采用復(fù)合母排連接，減少布線(xiàn)長(zhǎng)度，降低線(xiàn)路分布電感；自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)板，輸出脈沖品質(zhì)優(yōu)；結(jié)構(gòu)部件采用能夠滿(mǎn)足96小時(shí)鹽霧試驗(yàn)的鍍鋅鋼板；IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用①14mm銅圓柱插頭，驅(qū)動(dòng)板對(duì)外連接采用15芯直插式PCB安裝D型連接器(型號(hào)SUB-D15C)，從溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)采集的溫度信號(hào)采用6芯連接器(型號(hào)SMS6R1)。整個(gè)模塊為組合式結(jié)構(gòu)，便于安裝和維護(hù)。 本實(shí)用新型提供了一種通過(guò)對(duì)HXD2機(jī)車(chē)斬波模塊技術(shù)的消化吸收，自行研制的降壓斬波功率模塊。該降壓斬波模塊可實(shí)現(xiàn)將HXD2機(jī)車(chē)IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V ;采用IGBT作為功率元件，采用符合母排實(shí)現(xiàn)功率電路和器件的電氣連接，自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本遠(yuǎn)低于國(guó)外購(gòu)買(mǎi)成本，便于制造與組裝的HXD2機(jī)車(chē)降壓斬波功率研制方法。[0026] 本實(shí)用新型所涉及的IGBT功率組件、支撐電容器、IGBT驅(qū)動(dòng)板、溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)、鋁質(zhì)散熱器、復(fù)合母排和結(jié)構(gòu)件等組成。本實(shí)用新型所涉及模塊的整體結(jié)構(gòu)為，527X327X329mm(長(zhǎng)X寬X深)，IGBT功率組件緊固在鋁質(zhì)散熱器上便于散熱，復(fù)合母排直接安裝在IGBT功率組件上，支撐電容器安裝在復(fù)合母排上，結(jié)構(gòu)件采用鍍鋅鋼板。[0027] 將HXD2機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)中直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所需要的直流平均電壓545V。將IGBT功率組件固定在鋁質(zhì)散熱器上；功率電路和器件的電氣連接采用復(fù)合母排連接，減少布線(xiàn)長(zhǎng)度，降低線(xiàn)路分布電感；結(jié)構(gòu)部件采用能夠滿(mǎn)足96小時(shí)鹽霧試驗(yàn)的鍍鋅鋼板；IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用①14mm銅圓柱插頭，驅(qū)動(dòng)板對(duì)外連接采用15芯直插式PCB安裝D型連接器(型號(hào)SUB-D15C)，溫度信號(hào)采集采用6芯連接器(型號(hào)SMS6R1)。整個(gè)模塊為組合式結(jié)構(gòu)，便于安裝和維護(hù)。 驅(qū)動(dòng)大電壓大電流的IGBT功率組件，自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路(其一種實(shí)現(xiàn)可以
為圖2實(shí)施例所示)將分成門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極接口電路(其一種實(shí)現(xiàn)可以為圖3實(shí)施例
所示)兩部分，門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路采用高頻脈沖變壓器和輸入脈沖光藕將與外接電路隔離，門(mén)
極驅(qū)動(dòng)電路將脈沖經(jīng)過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)板上的功率緩沖器后接入門(mén)極接口電路與IGBT功率組件
的門(mén)極相連接，同時(shí)將監(jiān)測(cè)IGBT的CE端電壓對(duì)IGBT過(guò)流保護(hù)。門(mén)極接口電路為光纖傳送
電路，對(duì)高壓和低壓進(jìn)行了隔離。通過(guò)輸入光藕隔離和輸出光纖傳送高壓隔離模式，完全杜
絕了干擾問(wèn)題，提高了工作的可靠性，而且輸出脈沖品質(zhì)優(yōu)(如圖4所示，是本實(shí)用新型實(shí)
施例驅(qū)動(dòng)板輸出脈沖示意圖導(dǎo)通限值+15V，關(guān)斷限值-15V，600Hz時(shí))； 技術(shù)參數(shù)如下 輸入電壓 DC1800V±5% 輸出電壓 DC545V±5% 額定功率 150kW 短時(shí)耐受 250kW(3s) 斬波頻率 600Hz 冷卻方式 強(qiáng)迫風(fēng)冷 冷卻風(fēng)量 0. 3m3/s 外形尺寸 527X327X329mm(長(zhǎng)X寬X深) 如圖5所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器機(jī)械接口示意圖。其表示一種斬波器模塊機(jī)械接口 (用于安裝在其它設(shè)備上的安裝尺寸)，單位為mm。 如圖6所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器采用15芯連接器e (該15芯連接器e用于連接的是復(fù)合母排和支撐電容器)的電氣接口示意圖。如圖7所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例降壓斬波器采用6芯連接器c的電氣接口示意圖。圖6和圖7均表示一種降壓斬波器模塊電氣接口 (用于電氣連接的連接尺寸)，單位為mm。另外，圖7中的a為該降壓斬波器的輸入銅圓柱插頭，輸入電壓為DC1800V±5% ;b為該降壓斬波器的輸出銅圓柱插頭，輸出電壓為DC545V±5%。[0040]
斬波器模塊部件的選型
電容器 鋁質(zhì)散熱器
5SNA1200G330100/ABB B25855-S1166-K004/EPC0S
復(fù)合母排 結(jié)構(gòu)件
自行設(shè)計(jì)，專(zhuān)業(yè)制造廠家制造 自行設(shè)計(jì)，專(zhuān)業(yè)制造廠家制造 鍍鋅鋼板(耐鹽霧) 驅(qū)動(dòng)板對(duì)外連接器 SUB-D15C (15芯直插式PCB安裝D型連接器) 溫度采集連接器SMS6R1 (6芯連接器) 將HXD2機(jī)車(chē)輔助電路系統(tǒng)中直流電壓1800V斬波降至輔助電路系統(tǒng)逆變器所 需要的直流平均電壓545V。 IGBT功率組件固定在鋁質(zhì)散熱器上；功率電路和器件的電氣 連接采用復(fù)合母排連接，減少布線(xiàn)長(zhǎng)度，降低線(xiàn)路分布電感；自行設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū) 動(dòng)板，輸出脈沖品質(zhì)優(yōu)(導(dǎo)通限值+15V，關(guān)斷限值-15V，600Hz時(shí))；結(jié)構(gòu)部件采用能夠滿(mǎn) 足96小時(shí)鹽霧試驗(yàn)的鍍鋅鋼板；IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用①14mm銅圓柱插頭，驅(qū)動(dòng)板對(duì)外連接 采用15芯直插式PCB安裝D型連接器(型號(hào)SUB-D15C)，溫度信號(hào)采集采用6芯連接器 (型號(hào)SMS6R1);功率器件安裝要求緊固扭矩值，M8連接副為9Nm(8-10Nm) 、 M4連接副為 2. 5Nm(2-3Nm) 、M6連接副為5Nm(4-6Nm)。 以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
而已，并不用于 限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替 換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述降壓斬波器包括支撐電容器，還包括絕緣柵極型功率管IGBT驅(qū)動(dòng)電路，用于采用IGBT功率組件作為功率元件，將直流電壓1800V±5％的斬波降至直流電壓545V±5％；復(fù)合母排，用于電連接所述IGBT功率組件和所述支撐電容器。
2. 如權(quán)利要求1所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述降壓斬波器還包括鋁質(zhì)散熱器，用于與所述IGBT功率組件相連，固定所述IGBT功率組件于所述鋁質(zhì)散熱器上，對(duì)所述IGBT功率組件進(jìn)行散熱。
3. 如權(quán)利要求2所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述降壓斬波器還包括溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)，用于測(cè)量所述降壓斬波器的溫度產(chǎn)生溫度信號(hào)，用于根據(jù)所述溫度信號(hào)對(duì)所述降壓斬波器進(jìn)行保護(hù)。
4. 如權(quán)利要求3所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)，用于采用6芯連接器采集所述降壓斬波器產(chǎn)生的溫度信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求3所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述復(fù)合母排安裝于所述IGBT功率組件上，所述復(fù)合母排上面安裝所述支撐電容器，所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路固定于IGBT驅(qū)動(dòng)板上，所述降壓斬波器還包括結(jié)構(gòu)件，用于固定所述支撐電容器、所述IGBT驅(qū)動(dòng)板、所述IGBT功率組件、所述鋁質(zhì)散熱器、所述溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)和所述復(fù)合母排。
6. 如權(quán)利要求5所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述降壓斬波器還包括所述結(jié)構(gòu)件包括鍍鋅鋼板。
7. 如權(quán)利要求1所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極接口電路。
8. 如權(quán)利要求7所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述門(mén)極接口電路為光纖傳送電路。
9. 如權(quán)利要求8所述基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，其特征在于，所述門(mén)極接口電路，用于采用直徑14mm銅圓柱插頭對(duì)外相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，所述降壓斬波器包括支撐電容器，還包括絕緣柵極型功率管IGBT驅(qū)動(dòng)電路，用于采用IGBT功率組件作為功率元件，將直流電壓1800V±5％的斬波降至直流電壓545V±5％；復(fù)合母排，用于電連接所述IGBT功率組件和所述支撐電容器。本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于機(jī)車(chē)的降壓斬波器，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，降低了成本。
文檔編號(hào)H02M3/28GK201440635SQ20092015625
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者孫杰, 張中, 高超 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大同電力機(jī)車(chē)有限責(zé)任公司