CN103916033A

CN103916033A - 单相逆变电路

Info

Publication number: CN103916033A
Application number: CN201310004412.8A
Authority: CN
Inventors: 张丹; 牛勇; 王雷; 屈志强
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明提供一种单相逆变电路，包括一组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排；所述复合母排包括母排、端子和连接部；所述母排，形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘；所述端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；所述连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端、交流输出端或所述电路器件。所述复合母排至少包括第一母排、第二母排和第三母排；所述第一母排与所述直流输入端正极连接；所述第二母排与所述直流输入端负极连接；所述第三母排与所述交流输出端连接。本发明提供的单相逆变电路能够降低单相逆变电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生。

Description

单相逆变电路

技术领域

本发明涉及电气技术，尤其涉及一种单相逆变电路。

背景技术

电力机车的运行***主要有牵引***和辅助***，其中牵引辅助变流器是保证电力机车实现电气牵引、制动以及辅助供应的重要器件，决定了电力机车高速运行的稳定性。

目前，牵引辅助变流器中单相逆变电路中的关键部件，如绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）、支撑电容以及吸收电容等部件的电气连接通常采用电缆或铜排进行连接。在牵引辅助变流器工作状态下，由于IGBT自身存在电感，且在IGBT与直流储能电容之间连接的直流母线上也存在寄生电感，因此，采用电缆或铜排进行电气连接可导致单相逆变电路中存在较大的杂散电感。IGBT在开关的过程中，单相逆变电路将产生较高的电压尖峰，导致电路中器件过热，容易损坏IGBT，并使单相逆变电路的可靠性变差。

发明内容

本发明提供一种单相逆变电路，用以解决现有技术中单相逆变电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生。

本发明实施例提供一种单相逆变电路，包括一组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排；

所述复合母排包括母排、端子和连接部；

所述母排，形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘；

所述端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；

所述连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端、交流输出端或所述电路器件；

所述复合母排至少包括三个所述母排，即第一母排、第二母排和第三母排；

所述第一母排通过第一连接部与所述直流输入端正极连接；所述第二母排通过第二连接部与所述直流输入端负极连接；所述第三母排通过第三连接部与所述交流输出端连接。

本发明实施例的技术方案通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，并通过储能器件滤除直流输入电压中的纹波和吸收IGBT在关断过程中产生的尖峰电压，解决了单相逆变电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了单相逆变电路的可靠性，电路布局简单，灵活性得到提高，减小了单相逆变电路的体积，便于电路器件的维护。

附图说明

图1为本发明实施例提供的单相逆变电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的立体图；

图3为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的主视图；

图4为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的左视图；

图5为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的俯视图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的单相逆变电路的结构示意图，图2为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的立体图，图3为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的主视图，图4为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的左视图，图5为本发明实施例提供的单相逆变电路中复合母排的俯视图。如图1至图5所示，该单相逆变电路的具体结构如下：包括一组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排。

所述复合母排包括母排、端子和连接部。所述母排，形状为扁平状，至少两个所述母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，以将相邻的所述母排之间保持绝缘。所述端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件。所述连接部，设置在所述母排上，用于连接直流输入端、交流输出端或所述电路器件。所述复合母排至少包括三个所述母排，即第一母排11、第二母排12和第三母排13。所述第一母排11通过第一连接部31与所述直流输入端正极连接；所述第二母排12通过第二连接部32与所述直流输入端负极连接；所述第三母排13通过第三连接部33与所述交流输出端连接。

其中，复合母排中的第一母排11、第二母排12和第三母排13均设置成扁平状，使得各母排截面的宽度增大，截面的厚度减小，能够减小电流流过时产生的磁通量，降低各母排的寄生电感。各母排宽度和厚度可根据应用电路中通过的电流大小设定，在保证能通过最大电流的前提下，增大截面的宽度，减小截面的厚度，以降低各母排的寄生电感。复合母排中的各母排叠放在一起，从下至上依次为第一母排11、第二母排12和第三母排13，使得各母排之间的距离缩短，也能够降低复合母排的寄生电感。相邻的两个母排之间填充高绝缘强度材料，高绝缘强度材料的选用可根据相邻两个母排之间的电位差来设定，以将相邻的两个母排之间保持绝缘。各母排的电位可按照复合母排应用的单相逆变电路中直流输入端的电压设定，例如：第一母排11的电位为+U₀，第二母排12的电位为0V，第三母排13的电位为+U₀/2。

该复合母排的工作原理为：各母排通过相应的连接部接入直流输入端，使得母排具有与直流输入电压相等的电位，复合母排中的各个端子与对应的母排连接，因此也具有与直流输入端相等的电压，根据电路原理将电路器件连接至母排上的各个端子，以获得电路器件所需的工作电压。

本实施例提供的一组功率器件包括两个IGBT组成单相逆变电桥电路41，通过两个IGBT的高频率开关动作，将直流电转换为交流电。电桥电路两端分别连接第一母排11和第二母排12，电桥电路中间接交流输出端，以输出交流电压，具体可以为：电桥电路41的第一连接端411接第一母排11中的第一端子21，以使电桥电路41的上桥接入直流电正极，电桥电路41的第二连接端412接第二母排12中的第二端子22，以使电桥电路41的下桥接入直流电负极，电桥电路41的中间连接端413接交流输出外部端子51，以输出单相交流电。IGBT的驱动电路连接至各IGBT的栅极，以控制IGBT实现开关动作，且该驱动电路连接至第一母排11的第四连接部34，用于检测单相逆变电路中的上桥IGBT集电极和发射极之间的电压。

储能器件包括吸收电容和支撑电容，其中吸收电容可以为第一电容61，第一电容61的正极连接至第一母排11的第五连接部35，负极连接至第二母排12的第六连接部36，与IGBT的电桥电路41并联连接，以在IGBT开关的过程中抑制IGBT关断电压尖峰。支撑电容包括第二电容62和第三电容63，第二电容62的正极连接至第一母排11的第三端子23，负极连接至第三母排13的第四端子24，第三电容63的正极连接至第三母排13的第五端子25，负极连接至第二母排12的第六端子26，以使第二电容62和第三电容63串联连接，并与电桥电路41并联连接，以滤除直流输入电压中的纹波，使直流电压保持稳定。

放电电阻可以包括两个电阻组成电桥电路，具体可以包括第一电阻71和第二电阻72，第一电阻71和第二电阻72串联连接，其一端连接至第一母排11的第七连接部37，另一端连接至第二母排12的第八连接部38，两个电阻中间的连接端连接至第三母排13的第九连接部39，用于当单相逆变电路断电后，电路器件中的残余电荷通过第一电阻71和第二电阻72进行释放。

本实施例提供的技术方案通过将母排的形状设置成扁平状，且至少两个母排叠放在一起，相邻的所述母排之间填充高绝缘强度材料，并通过设置在母排上的端子和连接部连接电压输入端和电路器件，并通过储能器件滤除直流输入电压中的纹波和吸收IGBT在关断过程中产生的尖峰电压，解决了单相逆变电路杂散电感较大的问题，实现降低电路的杂散电感，减少尖峰电压的产生，提高了单相逆变电路的可靠性，电路布局简单，灵活性得到提高，减小了单相逆变电路的体积，便于电路器件的维护。

在上述技术方案的基础上，端子优选可以通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并露出于所述复合母排外侧，或者端子通过焊接或冷压的方式与一个所述母排连接，并穿过相邻的所述母排，露出于所述复合母排外侧，且与所述相邻的所述母排绝缘，例如：第四端子24与第三母排13连接，露出于复合母排的外侧，以连接第二电容62的负极，第六端子26与第二母排连接，穿过上面的第三母排13，露出于复合母排的外侧，以连接第三电容63的负极，以及第三端子23与第一母排连接，穿过上面的第二母排12和第三母排13，以连接第二电容62的正极。母排上设置有过孔，用于端子通过该过孔穿过相邻的母排。过孔内壁涂覆绝缘膜，绝缘材料可采用一种有机聚脂薄膜，端子从过孔穿过，与相邻的母排保持绝缘。端子数量的选择和布局可按照应用电路的原理设定，本实施例对此不作限定。

优选的，本实施例中各母排可为铜排，具有电阻率低、热稳定性高的优点。母排的表面可采用电解镀锡，以提高焊接能力和耐腐蚀程度。母排表面除端子的连接处和所述连接部外，均涂覆绝缘材料。根据复合母排应用的电路所需的爬电距离和环境条件，对于叠放在一起的母排和高强度绝缘材料采用压模方式进行处理，形成一整体，复合母排的端面可采用密封胶将复合母排密封处理，防止母排端面发生起弧现象。

上述技术方案中的复合母排将单相逆变电路中的高压部分实现了电气连接，其中各母排采用0.8mm厚的铜排，铜排表面电解镀锡，镀锡层为100%金属锡，其厚度大于或等于15μm，两层相邻的母排之间填充高绝缘强度材料，厚度为（0.5~0.8）mm。母排表面除端子连接处和连接部外均用绝缘膜覆盖，厚度为（0.15~0.25）mm。采用上述技术方案使得单相逆变电路中的复合母排产生的寄生电感可以小于50nH，能够承受交流2500V的电压。

对于上述实施例中提供的单相逆变电路，本领域技术人员也可根据应用的场景不同设计相应的单相逆变电路，其中采用的复合母排也可根据单相逆变电路中所用到的电路器件设定，包括设定母排的形状、尺寸，叠放形式，设定端子的数量、排布形式以及端子引出方式，本实施例对此均不作限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种单相逆变电路，其特征在于，包括一组功率器件、储能器件、放电电阻以及复合母排；

所述复合母排包括母排、端子和连接部；

所述端子，设置在所述母排上，用于连接电路器件；

2.根据权利要求1所述的单相逆变电路，其特征在于，所述端子通过焊接或冷压的方式与所述第一母排连接，并露出于所述复合母排外侧；或

所述端子通过焊接或冷压的方式与所述第一母排连接，并穿过所述第二母排和/或第三母排，露出于所述复合母排外侧，且与所述第二母排和第三母排绝缘。

3.根据权利要求2所述的单相逆变电路，其特征在于，所述第二母排和/或第三母排设置有过孔，所述过孔内壁涂覆绝缘膜，所述端子从所述过孔穿过，与所述相邻的所述母排保持绝缘。

4.根据权利要求1所述的单相逆变电路，其特征在于，所述母排为铜排。

5.根据权利要求4所述的单相逆变电路，其特征在于，所述母排表面镀锡。

6.根据权利要求1所述的单相逆变电路，其特征在于，所述母排表面除端子连接处和所述连接部外，均涂覆绝缘材料。

7.根据权利要求1-6任一所述的单相逆变电路，其特征在于，各所述母排和高强度绝缘材料采用压模方式进行处理，形成一整体。