阻感一致性直流回路、变流器和轨道交通车辆的制作方法

1.本发明涉及轨道交通车辆的技术领域，特别涉及一种阻感一致性直流回路、变流器和轨道交通车辆。


背景技术：

2.随着轨道交通行业对兆瓦级大功率变流器的需求与日俱增，人们对igbt的电流、电压和功率等级提出了更高的要求。为满足大功率电路设计的需求，通常直接选用大功率等级的igbt或选用功率等级较小的igbt通过串并联满足电路要求。前者将大大增加产品成本和驱动电路的复杂性，后者因市场货源充足、驱动功率低且驱动线路简单而广受追捧。因此，igbt并联技术的研究应用有助于满足更大功率的需求。
3.igbt器件并联运行时，由于各个模块参数的分散性、驱动电路设计不合理及电路布局不对称等，将会引起流过并联igbt器件的电流分配不均匀，使各个器件输出的电流不一样，从而导致部分器件负荷过重，设备输出效果不理想，甚至造成器件和装置损坏。这将使系统的稳定性降低，会给运行带来严重的后果，而且igbt模块自身的寿命也会大大缩短。
4.现有并联igbt自身饱和压降为正温度系数，动态均流成为制约igbt并联技术的主要难点，目前应用中更多关注的是动态均流，而静态均流渐渐被忽视。目前试验结果表明，igbt并联电路中igbt器件选型一致时，微小的集电极或发射极引线的等值电阻差异将引起静态均流的巨大差异，因此并联igbt器件的布局和引线布置等对均流效果有重大影响。在考虑主电路对igbt均流的影响时，既需要考虑动态均流，也要兼顾静态均流，实现动静态均流和均热的目的。
5.因此，如何提供一种变流器的阻感一致性直流回路，实现变流器模块内各并联支路电感和电阻的一致性，以降低igbt并联的静态不均流性，是本技术领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种变流器的阻感一致性直流回路，实现变流器模块内各并联支路电感和电阻的一致性，以降低igbt并联的静态不均流性。此外还发明还提供了一种具有上述阻感一致性直流回路的变流器和轨道交通车辆。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种变流器的阻感一致性直流回路，包括安装在变流器柜体内的电容组件和与所述电容组件电连接的变流器模块，其，
9.所述电容组件包括：具有直流支撑电容端子的直流支撑电容；
10.所述变流器模块包括：igbt器件组，所述igbt器件组包括关于所述直流支撑电容端子的连线对称布置且并联的igbt器件，所述igbt器件组通过关于所述直流支撑电容端子的连线对称的线路与所述直流支撑电容端子串联；
11.所述igbt器件的直流侧均朝向同一侧。
12.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述对称线路包括：
13.电容母排，所述电容母排与所述直流支撑电容端子串联，且所述电容母排关于所述直流支撑电容端子的连线对称；
14.igbt母排，所述igbt母排关于所述直流支撑电容端子的连线对称，所述igbt母排串联所述igbt器件组和所述电容母排。
15.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述igbt母排的正极铜排和负极铜排均呈u型且叠放布置，所述电容母排为平板结构。
16.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述对称线路还包括：用于串联所述电容母排和所述igbt母排的母排插刀，所述母排插刀的正极和负极关于所述直流支撑电容端子的连线对称布置。
17.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述母排插刀包括两个l型结构，且一者为正极一者为负极，并对称分布在所述直流支撑电容端子的两侧。
18.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述母排插刀通过螺栓固定连接在所述电容母排上，所述igbt母排与所述igbt器件通过螺栓固定连接，所述电容母排通过螺栓与所述直流支撑电容端子固定连接。
19.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述igbt母排通过连接铜排与所述母排插刀串联，所述连接铜排的正极件和负极件对称布置。
20.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述母排插刀的正极和负极与所述连接铜排均通过快接器电连接。
21.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述快接器为弹片式快接器，所述连接铜排为l型铜排。
22.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述连接铜排与所述igbt母排通过螺栓固定。
23.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述直流支撑电容端子与所述电容母排连接处正负极交错布置。
24.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述变流器模块还包括：双面散热器，所述双面散热器为关于所述直流支撑电容端子对称的散热器，且所述igbt器件分布在所述双面散热器的两侧的散热面上。
25.优选的，上述的阻感一致性直流回路中，所述双面散热器采用抽拉的可滑动方式安装在所述变流器柜体内。
26.一种变流器，其包括上述任一项所述的阻感一致性直流回路。
27.一种轨道交通车辆，包括变流器，其中，所述变流器为上述所述的变流器。
28.本发明提供的一种变流器的阻感一致性直流回路，通过对柜体电容组件和变流器模块物理结构优化，采用全对称式回路设计，确保各并联igbt器件支路的回路电阻和电感具有较高的一致性，保证回路低感的同时，有效提高igbt并联时的静态均流性能，降低各igbt器件输出电流和损耗的差异性，提高均温性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例中公开的阻感一致性直流回路的主视图；
31.图2为本发明实施例中公开的阻感一致性直流回路的侧视图；
32.图3为本发明实施例中公开的电容组件的主视图；
33.图4为本发明实施例中公开的电容组件的侧视图；
34.图5为本发明实施例中公开的电容组件的俯视图；
35.图6为本发明实施例中公开的变流器模块的主视图。
具体实施方式
36.本发明公开了一种变流器的阻感一致性直流回路，实现变流器模块内各并联支路电感和电阻的一致性，以降低igbt并联的静态不均流性。此外，本发明还公开了一种具有上述阻感一致性直流回路的变流器和轨道交通车辆。
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1-图6所示，本技术还公开了一种变流器的阻感一致性直流回路，包括安装在变流器柜体内的电容组件和与电容组件电连接的变流器模块，其中，上述的电容组件包括：具有直流支撑电容端子的直流支撑电容1，直流支撑电容1作为电容组件储能的核心部件，其通过直流支撑电容端子与变流器模块电连接，对于直流支撑电容1的结构和尺寸在此不做限定，具体的，直流支撑电容端子的连线形成整个直流回路的对称轴。上述的变流器模块包括：igbt器件组，其中，igbt器件组包括关于上述直流支撑电容端子对称布置且并联的igbt器件7，igbt器件组通过关于直流支撑电容端子对称的线路与直流支撑电容端子串联。igbt器件7的直流侧均朝向同一侧。通过对柜体电容组件和变流器模块物理结构优化，采用全对称式回路设计，确保各并联igbt器件支路的回路电阻和电感具有较高的一致性，保证回路低感的同时，有效提高igbt并联时的静态均流性能，降低各igbt器件输出电流和损耗的差异性，提高均温性。
39.具体的实施例中，上述的对称线路包括：电容母排2和igbt母排6，通过电容母排2和igbt母排6实现电容组件和变电器模块的电连接。为了保证各支路的电阻的一致性，将电容母排2和igbt母排6均设置为与直流支撑电容端子的连线对称布置的结构。具体的，直流支撑电容端子、电容母排2、igbt母排6和igbt器件7串联布置。在实际中也可采用其他结构实现直流支撑电容1与igbt器件7的串联。
40.优选的，上述的igbt母排6的正极铜排和负极铜排均呈u型且叠放布置，即igbt母排6为u型结构，采用u型结构可有效降低直流回路的杂散电感和igbt器件通断时的尖峰电压，同时正极铜排和负极铜排的u形设计具有路径一致的特点，有利于实现对称igbt器件7的主回路一致性。此外，电容母排6为平板结构，该结构简单。
41.进一步的实施例中，上述的对称线路还包括用于串联电容母排2和igbt母排6的母
排插刀3，母排插刀3的正极和负极关于直流支撑电容端子的连线对称布置。
42.上述的母排插刀3包括两个l型结构，即母排插刀3的两个板为l型，并且安装时对称布置，即l型结构的直角开口相背或相对布置，l型结构的一个直角边与电容母排2固定连接。优选的，本技术中将两个l型结构分布在直流支撑电容端子的两侧。对于母排插刀3的形状还可为其他结构，只要保证布置在直流支撑电容端子两侧的部分对称即可。柜体直流支撑电容端子与电容母排2连接处，置于母排插刀的正极和负极中间，在满足电气绝缘设计的要求下，可确保直流支撑电容1的正、负极至母排插刀3的正、负路径一致，有效提高该连接段回路的阻感一致性。
43.具体的，母排插刀3通过螺栓固定在电容母排2上，igbt母排6与igbt器件7通过螺栓固定连接。电容母排2通过螺栓与直流支撑电容端子固定连接。采用螺栓连接，连接可靠且便于拆卸，在实际中也可采用其他连接方式，例如卡接或粘接等，且均在保护范围内。
44.进一步的，igbt母排6通过连接铜排5与母排插刀3串联，且连接铜排5的正极件和负极件对称布置，通过设置连接铜排5以对连接的位置进行调节，保证电连接的稳定性。
45.为了实现电容组件和变流器模块的电连接，具体的，实现连接铜排5与母排插刀3的电连接，本技术中还设置了快接器4。通过快接器4可实现母排插刀3与连接铜排5的快速电气连接，实现免螺栓紧固，节省了变流器模块安装和维护时间。
46.具体的实施例中，上述的快接器4为弹片式快接器，连接铜排5为l型铜排。弹片式快接器4通过弹片的变形实现快速连接，结构简单，连接可靠。通过u型igbt母排6的设计和l形的连接铜排5的组合连接，减少了复合母排的使用数量和物料成本，可有效节约igbt器件7并联应用的体积空间，使结构更加简单、紧凑。对于连接铜排5的具体形状可根据不同的需要进行设置，且均在保护范围内。
47.具体的，连接铜排5与igbt母排6通过螺栓固定。此处公开了一种连接铜排5与igbt母排6的固定方式，在实际中也可采用其他固定方式，例如卡接或粘接。
48.在一具体实施例中，直流支撑电容端子与电容母排2连接处正负极交错布置。此部分可为参考现有技术中的具体结构。
49.为了实现散热，上述的变流器模块还包括双面散热器，其中，双面散热器8为关于直流支撑电容端子对称的散热器，并且igbt器件7分布在双面散热器8的两侧的散热面上。具体的，双面散热器8采用抽拉的可滑动方式安装在变流器柜体内。对于双面散热器8与变流器柜体的具体连接方式可根据不同的需要进行设置，且均在保护范围内。
50.结合上述设置，本技术可通过调整外部交流排连接方式等，实现igbt器件7并联数量的配置。该直流回路连接结构可实现不同igbt器件7并联拓扑结构通用性，满足不同等级功率输出，有利于实现物料的简统化、标准化设计。根据实际功率需求，可进一步拓展igbt并联数量，实现变流器模块系列化设计。
51.此外，本技术中公开了一种变流器，包括阻感一致性直流回路，其中，该阻感一致性直流回路为如上述实施例中公开的阻感一致性直流回路，因此，具有该阻感一致性直流回路的变流器也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
52.另外，本技术还公开了一种轨道交通车辆，包括变流器，其中，该变流器为上述实施例中公开的变流器，因此，具有该变流器的轨道交通车辆也具有上述所有技术效果。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。