[发明专利]变流器模块及变流器

说明书

本发明提供一种变流器模块及变流器，包括再生可控电路、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、第一斩波电路、第二斩波电路、第一三相逆变电路及第二三相逆变电路依次并联连接。第一三相逆变电路用于向第一牵引电机进行供电，第二三相逆变电路用于向第二牵引电机供电，第一斩波电路及第二斩波电路均用于在变流器模块的中间直流电压过高时，消耗变流器模块的能量，以实现降低电压，从而能够使得变流器模块同时满足两个牵引机的供电需求。本发明提供的变流器模块及变流器，能够同时满足两个牵引电机的供电需求。

技术领域

本发明涉及一种供电技术领域，尤其涉及一种变流器模块及变流器。

背景技术

随着交流传动技术的发展，IGBT变流器模块作为牵引变流器的一个重要部件，正在向模块化、系列化方向发展，应用IGBT变流器模块也日益广泛。国内有企业做过相关尝试，但因为技术不成熟等问题，与国外同类产品相比，存在较大差距。因此，IGBT变流器模块技术问题成为当前制约我国动车组发展的瓶颈之一。受功率半导体技术水平的限制以及IGBT串、并联技术的不完善，要想提高变流器模块的功率等级，就必须使用高压IGBT元件。现有的IGBT变流器模块都装有一个支撑电容，这样使得每个变流器模块都显得十分笨重，组装、拆卸以及维护都极不方便。

另外，受功率半导体技术水平的限制，以前研制的系列IGBT牵引变流器模块主要采用3300V或1700V的IGBT元件，对应的直流回路工作电压为1500V和750V，其应用的范围主要集中在动车组、地铁、磁浮等城轨领域。而铁路机车直流回路工作电压通常为2600V或更高，主要采用了GTO(Gate Turn Off Thyristor，可关断晶闸管)元件，也可采用多个IGBT元件串连或三点式电路，但这会增加变流器的复杂性，降低系统的可靠性。

由于使用和发展时间不长，IGBT变流器模块还存在很多不完善的地方，就中大功率的IGBT变流器模块来说，目前国内普遍使用的情形是：

(1)模块化、通用化程度不高。用于交流传动牵引变流器一般分为四象限整流器和逆变器两类。没有进行模块化、通用化的考虑，产品是按照客户提供的尺寸单独设计的。由于两者电路结构和控制不同，因而一般两者不能互换或互换性较差；

(2)功率等级增加困难。受功率半导体技术水平的限制，以前研制的系列牵引变流器模块主要采用3300V或1700V的元件，对应中间直流回路的电压等级为1500V和750V。因此如要提高功率等级，就必须对元件进行串、并联使用，这样往往导致变流器的电路和结构上需要很大程度的改动；

(3)安装维修不方便。许多变流器由于结构设计缺乏模块化、方便性的考虑，给安装维修带来很大不便。常常为了要维修一个部件或元件而需拆卸很多别的部件或元件，这样除了工作量大以外，还给系统的可靠性及整体寿命带来严重的影响。因为每拆卸一次，相应部件的可靠性都降低一些，如一般接插件的插拔次数是有规定的，超过此数目后该接插件将不再可靠；

(4)元件布局不合理，电气性能受到影响。由于一般变流器的模块化、集成化程度不高或元器件布置不合理，如没有采用低感母排或相关部件布置太远，造成布线电感或线路电感太大等，使整个变流器的电气性能受到了影响，从而不能充分发挥变流器的潜力；

(5)散热方式复杂或者不佳。目前大功率变流器使用较多的散热方式主要是水冷散热器，此类散热器虽然散热量大，效果好，但整个系统制造工艺复杂，价格贵且容易出现漏水的情形。另一种散热方式就是热管散热器的走行风冷方式，原理是利用车行走时产生的风对散热器进行冷却或自然冷却。该方式散热效果较差，由于裸露在车体下面，受环境影响较大，需定期进行维护。再有一种散热方式就是强迫风冷，相对于其它散热方式，它的优点是散热器的设计相对简单，工艺难度较低，成本不高。该方式虽然不如水冷的好，但制造工艺相对来说简单得多，成本较低，也不需要为此设计专门的水循环及冷却系统；相对走行风冷的热管散热器来说，除了散热器效果更好外，可靠性及可维护性也更好，受外界环境影响也小。