四象限整流功率模块及电力机车制造技术

本发明专利技术提供一种四象限整流功率模块及电力机车，其中，四象限整流功率模块，包括：水冷基板；IGBT，设置在所述水冷基板的第一侧面上；配置板，与所述IGBT机械与电性连接；底板组件，设置在所述水冷基板的第二侧面上；驱动板，设置在所述底板组件上；光电转换板，设置在所述底板组件上，所述光电转换板与所述驱动板电性连接，所述驱动板与所述配置板电性连接，所述配置板与所述IGBT电性连接。上述技术方案中，驱动板和IGBT分别安装在水冷基板的两侧，利用水冷基板的两面，分别将发热器件IGBT和底板组件固定在其两面，并将器件工作时产生的热量带走，另外，任意部件损坏都可以独立拆卸维修，具有良好的可维修性。

【技术实现步骤摘要】
四象限整流功率模块及电力机车
本专利技术涉及电力技术，尤其涉及一种四象限整流功率模块及电力机车。
技术介绍
随着电力机车交流技术的发展，采用大功率绝缘栅双极晶体管（Insulatedgatebipolartransistor，以下简称IGBT）作为开关元件的变流器日益广泛。功率模块作为变流器上的重要部件之一，为方便主电路的维护，正在向模块化、系列化方向发展。功率模块是指将一种主电路用的多个IGBT器件、散热器、吸收和驱动电路集成一体的结构。以电力机车上使用的四象限整流功率模块为例，四象限整流功率模块包括水冷散热器，以及设置在水冷散热器一侧的底板组件、IGBT、驱动板以及光电转换板。四象限整流功率模块的驱动板主要用于驱动IGBT，具体的驱动流程如下：外部的驱动信号传递至连接器→光电转换板→驱动板→配置板→IGBT。现有技术中至少存在以下问题：四象限整流功率模块维护不方便，IGBT、驱动板、复合母排以及保护支架都安装在水冷散热器的同侧，且多层叠加，在更换驱动板或IGBT时，均必须拆除驱动板上层的各个器件，而驱动板不管在调试或使用中均属于易损坏部件，维护时不仅烦琐费时，而且维护后的可靠性不能保证。
技术实现思路
本专利技术提供一种四象限整流功率模块及电力机车，用于优化现有四象限整流功率模块的结构。本专利技术提供了一种四象限整流功率模块，其中，包括：水冷基板；IGBT，设置在所述水冷基板的第一侧面上；配置板，与所述IGBT机械与电性连接；底板组件，设置在所述水冷基板的第二侧面上；驱动板，设置在所述底板组件上；光电转换板，设置在所述底板组件上，所述光电转换板与所述驱动板电性连接，所述驱动板与所述配置板电性连接，所述配置板与所述IGBT电性连接。如上所述的四象限整流功率模块，优选的是，还包括：复合母排，设置在所述IGBT上，且与所述IGBT电性连接；吸收电容，跨接固定在所述水冷基板的后端，且与所述复合母排电性连接；放电电阻，设置在所述水冷基板的第一侧面上，且与所述复合母排电性连接。如上所述的四象限整流功率模块，优选的是，还包括：连接器，安装固定在所述水冷基板第二侧面的底板组件上，所述连接器分别与牵引变流器和所述光电转换板电性连接。如上所述的四象限整流功率模块，优选的是，所述驱动板与所述配置板之间通过同轴电缆连接。如上所述的四象限整流功率模块，优选的是，所述IGBT的数量为所述驱动板数量的二倍，且一个所述驱动板同时与两个所述IGBT连接。本专利技术实施例还提供一种电力机车，其中，所述电力机车上安装有本专利技术任一提供的四象限整流功率模块。上述技术方案中，驱动板和IGBT分别安装在水冷基板的两侧，利用水冷基板的两面，分别将发热器件IGBT和底板组件固定在其两面，并将器件工作时产生的热量带走，另外，任意部件损坏都可以独立拆卸维修，具有良好的可维修性。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的四象限整流功率模块原理示意图；图2为本专利技术实施例一提供的四象限整流功率模块结构示意图；图3为图2第一侧面示意图（不带复合母排）；图4为图2第二侧面示意图；图5为图1中复合母排的结构示意图；图6为图2第一侧面示意图（带复合母排）；图7为本专利技术实施例二提供的电力机车上牵引变流器原理示意图。具体实施方式图1为本专利技术实施例提供的四象限整流功率模块原理示意图，图2为本专利技术实施例一提供的四象限整流功率模块结构示意图，图3为图2第一侧面示意图（不带复合母排），图4为图2第二侧面示意图，图5为图1中复合母排的结构示意图，图6为图2第一侧面示意图（带复合母排）。参见图1-图6，本专利技术实施例提供一种四象限整流功率模块，其中，包括水冷基板1、IGBT2、底板组件3、配置板21、驱动板4和光电转换板5。IGBT2设置在所述水冷基板1的第一侧面上；配置板21与所述IGBT2机械与电性连接；底板组件3设置在所述水冷基板1的第二侧面上；驱动板4设置在所述底板组件3上；光电转换板5设置在所述底板组件3上，所述光电转换板5与所述驱动板4电性连接，所述驱动板4与所述配置板21电性连接，所述配置板21与所述IGBT2电性连接。具体地，水冷基板1上还安装有保护支架11、支撑架26和固定片25。具体而言，所述光电转换板5与所述驱动板4通过线缆和光纤电性连接，驱动板4通过同轴电缆与配置板21上门极G、发射极E进行电性连接，驱动板4上的集电极C和配置板21上的集电极C通过线缆直接进行电性连接，配置板21通过紧固件直接将其G、E、C接点与IGBT2的G、E、C接点进行机械与电性连接。第一侧面是指四象限整流功率模块的水冷基板上安装有IGBT的一侧，第二侧面是指四象限整流功率模块的水冷基板上安装有底板组件的一侧。参见图4，本实施例中以安装有四个IGBT2为例，每个IGBT2都具有一个相应的配置板，即四块配置板21。此处，各个器件之间的连接关系可以与现有技术一致，各个部件的选型也可以与现有技术一致。在高压功率模块中，由于IGBT经常会由于过流、过压导致过热出现故障或炸裂，导致IGBT需要经常进行更换，并且损坏过程中可能致使驱动板损坏，这样既不利于维护也使得成本升高，此处，功率模块分别将IGBT和装有光电转换板和驱动板的底板组件安装固定在水冷散热器的两面，既有利于产品的维护，也有利于IGBT的散热。上述技术方案中，驱动板和IGBT分别安装在水冷基板的两侧，利用水冷基板的两面，分别将发热器件IGBT和底板组件固定在其两面，并将器件工作时产生的热量带走，另外，任意部件损坏都可以独立拆卸维修，具有良好的可维修性。进一步地，四象限整流功率模块还包括复合母排6、吸收电容7和放电电阻8。复合母排6设置在所述IGBT2上，且与所述IGBT2电性连接，具体通过紧固件直接进行机械与电性连接。吸收电容7跨接固定在所述水冷基板1的后端，具体可通过支撑架26和固定片25进行机械固定，吸收电容7通过电连接端子与所述复合母排6电性连接；放电电阻8设置在所述水冷基板1的第一侧面上，且与所述复合母排6具体通过电缆进行电性连接。参见图5，此处，S1、S2、S3和S4为复合母排对外输出点标识。复合母排完成了IGBT、吸收电容以及吸收电容放电电阻之间的主电路连接。更进一步地，参见图2，四象限整流功率模块还包括连接器9，连接器9安装固定在所述水冷基板1第二侧面的底板组件3上，所述连接器9分别与牵引变流器和光电转换板5电性连接，具体而言，连接器9通过电缆线束与牵引变流器和光电转换板5电性连接。在外连接器9具体与牵引变流器内的控制单元进行电连接。对内连接器9与光电转换板5具体通过两个光电转换板5上的光电转换板用15芯连接器27电性连接。此处，连接器9为37芯低压连接器。此处，具体地，所述驱动板4与所述配置板21之间通过同轴电缆连接。驱动板上控制端G、E与IGBT的G、E之间采用了同轴电缆传输信号，与传统的双绞线传输相比，减少了人为绞线因素对线缆的影响，其抗干扰能力更优越。优选地，所述IGBT2的数量为所述驱动板4数量的二倍，且一个所述驱动板4同时与两个所述IGBT2连接。驱动板采用了1对2的驱动方式，1块驱动板同时驱动2个并联的IGBT器件，结构上更能保证其对称效果，使得并联的IGBT均流性能更好。上述技术方案提供的四象限整流功率模块，驱动板与IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四象限整流功率模块，其特征在于，包括：水冷基板；IGBT，设置在所述水冷基板的第一侧面上；配置板，与所述IGBT机械与电性连接；底板组件，设置在所述水冷基板的第二侧面上；驱动板，设置在所述底板组件上；光电转换板，设置在所述底板组件上，所述光电转换板与所述驱动板电性连接，所述驱动板与所述配置板电性连接，所述配置板与所述IGBT电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种四象限整流功率模块，其特征在于，包括：水冷基板；IGBT，设置在所述水冷基板的第一侧面上；配置板，与所述IGBT机械与电性连接；底板组件，设置在所述水冷基板的第二侧面上；驱动板，设置在所述底板组件上；光电转换板，设置在所述底板组件上，所述光电转换板与所述驱动板电性连接，所述驱动板与所述配置板电性连接，所述配置板与所述IGBT电性连接；所述驱动板与所述配置板之间通过同轴电缆连接；所述IGBT的数量为所述驱动板数量的二倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷丽英，张晋芳，刘志敏，尹梅，
申请(专利权)人：永济新时速电机电器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14