[实用新型]一种机车变流功率单元

说明书

本实用新型公开了一种机车变流功率单元，包括整流+斩波模块复合母排(1)、逆变模块复合母排(2)和电容复合母排(3)；所述整流+斩波模块复合母排(1)的直流输出端、逆变模块复合母排(2)的直流输入端、电容复合母排(3)的输出端端子采用背靠背的连接方式；电容复合母排(3)连接整流+斩波模块复合母排(1)的输出，以及逆变模块复合母排(2)的输入；中间回路支撑电容设置在靠近功率模块直流母线接线端。本实用新型可以减少开关器件吸收电路的使用，在保证开关器件可靠运行的同时，降低了设计成本，减小了装置的体积和重量，使机车变流系统的设计更为优化。

技术领域

本实用新型属于内燃机车技术领域，涉及功率单元，尤其是一种机车变流功率单元。

背景技术

机车交流传动技术的发展，采用大功率IGBT作为开关器件的变流器应用日益广泛。随着变流器功率等级的提高，对耐压、过流、绝缘和散热等能力的要求更加严酷，往往需要采用大功率的开关器件、大尺寸的无源元件和散热系统，导致开关器件间的连接导线尺寸增大，导体间距离加长，从而使主电路连线的杂散参数增大。直流母线杂散参数可能导致器件和设备损坏，对系统可靠性和运行性能影响较大，尤其是在瞬态换流过程中。

内燃机车交流传动系统为单柴油机组发电，柴油机拖动主发电机，输出三相交流电压，经不控整流电路、斩波电路、中间直流环节、逆变电路，驱动牵引电机从而完成机车牵引控制，系统主电路原理如图1所示。

因为机车空间的限制，也为了方便主电路的维护，现有的变流装置功率单元逐渐开始采用模块化的设计，将主电路的多个开关器件以及其驱动电路、散热器、主电路连线等进行集成，形成功率单元。功率单元主电路连线也开始广泛采用叠层母排技术替传统的电缆绞线方式，通过增加正负母线之间的交叠耦合面积，减小主电路的杂散电感，同时利用较小的空间实现大电流、高电压开关器件之间的连接，降低系统成本，提高设备可靠性和质量。

由于要实现不同的电路功能，机车主电路包括整流单元、斩波单元中间直流环节、逆变电路等，因而作为主电路连接的复合母排，也包括多种类型，如：整流+斩波模块复合母排、逆变模块复合母排以及与中间支撑电容连接的电容母排等。在以往的产品设计中，设计分工较细，但因为设计分工的不同，作为功率模块的设计人员，仅考虑模块自身复合母排杂散电感参数，而变流柜的设计人员对于电容母排的设计，通常只考虑结构的合理性，因为没有直接与开关器件相连接，没法对其电气性能进行考量。作为组装完成后的整个变流装置，为避免总体杂散电感参数对开关器件造成损坏，需要增加吸收电路。

现有技术中，单个的功率模块杂散电感虽然符合要求，但整个系统的杂散电感值仍然满足不了开关器件的要求，因此需要额外增加吸收电路，保证开关器件的可靠运行。吸收电路的使用，使得功率单元的体积和重量增加，占用空间大，造成系统臃肿、设计成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种机车变流功率单元。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提出一种机车变流功率单元：整流+斩波模块复合母排的直流输出端、逆变模块复合母排的直流输入端、电容复合母排的输出端端子采用背靠背的连接方式；电容复合母排连接整流+斩波模块复合母排的输出，以及逆变模块复合母排的输入；中间回路支撑电容设置在靠近功率模块直流母线接线端。

进一步，上述整流+斩波模块复合母排上设置于整流+斩波功率模块内，所述整流+斩波功率模块包括整流电路的桥臂和斩波电路的斩波支路，即每组桥臂和一路斩波支路组成整流+斩波功率相模块。

上所述整流电路由三组独立的桥臂组成。上述逆变电路由三个独立的三相全桥可控逆变功率模块并联组成。

上述斩波电路由三路独立的斩波支路组成。

本实用新型具有以下有益效果：