辅助功率模块的制作方法

1.本实用新型实施例属于列车辅助变流器技术领域，尤其涉及一种辅助功率模块。


背景技术：

2.辅助变流器是列车的重要设备之一，主要功能是将单相交流电转化为三相交流电，为列车的空调系统、空气压缩机、蓄电池充电机等提供电源。辅助功率模块作为辅助变流器核心部件之一，一般由igbt、散热器、支撑电容、母排和驱动等零部件组成独立可拆装的整体。
3.相关技术中，辅助变流器在实现的整流和逆变两个转化功能，要分别安装整流功率模块和逆变功率模块。然而，两个功率模块在辅助变流器内部的占用空间大。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种辅助功率模块，解决现有技术中辅助功率模块在辅助变流器内部的占用空间大的技术问题。
5.本实用新型提供一种辅助功率模块，包括机架和设置在所述机架内的散热器、第一igbt模块以及第二igbt模块，所述第一igbt模块与所述第二igbt模块均安装在所述散热器上，所述第一igbt模块的输入端口以及所述第二igbt模块的输出端口分别通过母线与外部电路电连接，所述第一igbt模块的输出端口与所述第二igbt模块的输入端口通过母排连接在一起。
6.在一种可能的实现方式中，所述第一igbt模块与所述第二igbt模块均与所述散热器的散热基板连接，所述第二igbt模块位于所述散热基板的中部，所述第一igbt模块位于所述第二igbt模块的边缘。
7.在一种可能的实现方式中，所述母排包括第一部和第二部，所述第二部的延伸平面与所述第一部的延伸平面垂直，且所述第二部与所述第一部一体成型；所述第一部设置有第一搭接面，所述第一搭接面与所述第一igbt模块和所述第二igbt模块电连接。
8.在一种可能的实现方式中，所述第一部和所述第二部的表面设置有绝缘膜。
9.在一种可能的实现方式中，还包括支撑架和电容，所述支撑架与所述机架连接，所述电容安装在所述支撑架上；所述第二部设置有第二搭接面，所述电容的电气端与所述第二搭接面电连接。
10.在一种可能的实现方式中，还包括放电电阻，所述放电电阻设置在所述散热基板上，所述放电电阻与所述电容通过所述母排电连接。
11.在一种可能的实现方式中，还包括安装在所述支撑架上的第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器穿设在所述母线上，所述第一电流传感器被配置为检测所述第一igbt模块的输入电流，所述第二电流传感器被配置为检测所述第二igbt模块的输出电流。
12.在一种可能的实现方式中，还包括固定架、第一驱动模块和第二驱动模块，所述固
定架与所述机架和所述支撑架连接，所述第一驱动模块与所述第二驱动模块分别安装在所述固定架上，所述第一驱动模块与所述第一igbt模块电连接，所述第二驱动模块与所述第二igbt模块电连接。
13.在一种可能的实现方式中，还包括电压传感器，所述电压传感器设置在所述第一驱动模块与所述第二驱动模块之间，所述电压传感器与所述母排电连接。
14.在一种可能的实现方式中，所述第一igbt模块和/或，所述第二igbt模块为双管igbt模块。
15.本实用新型实施例提供一种辅助功率模块，包括机架和设置在机架内的散热器、第一igbt模块以及第二igbt模块，第一igbt模块与第二igbt模块均安装在散热器上，第一igbt模块的输入端口以及第二igbt模块的输出端口分别通过母线与外部电路电连接，第一igbt模块的输出端口与第二igbt模块的输入端口通过母排连接在一起。通过将第一igbt模块和第二igbt模块安装在同一散热器上，有利于减小辅助功率模块在辅助变流器内的占用空间，提高辅助功率模块的集成性。
附图说明
16.通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：
17.图1为本实用新型实施例提供的一种辅助功率模块的结构示意图一；
18.图2为本实用新型实施例提供的一种辅助功率模块的结构示意图二；
19.图3为本实用新型实施例提供的一种辅助功率模块中第一igbt模块和第二igbt模块的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的一种辅助功率模块中支撑架的结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例提供的一种辅助功率模块中固定架的结构示意图。
22.附图标记：
23.10、机架；
24.11、第一平板；
25.12、第二平板；
26.20、散热器；
27.21、散热基板；
28.22、散热翅片；
29.31、母线；
30.32、母排；
31.321、连接板；
32.322、第二部；
33.3221、第二搭接面；
34.40、支撑架；
35.50、电容；
36.51、放电电阻；
37.52、第一电流传感器；
38.53、第二电流传感器；
39.54、电压传感器；
40.61、第一驱动模块；
41.62、第二驱动模块；
42.71、第一固定架；
43.72、第二固定架；
44.81、第一igbt模块；
45.82、第二igbt模块。
具体实施方式
46.相关技术中，辅助功率模块包括整流功率模块和逆变功率模块，整流功率模块与逆变功率模块都安装在辅助变流器箱体内。整流功率模块与逆变功率模块分别具有不同的散热器，在辅助变流器箱体内占用空间较大，不利于提高辅助功率模块的集成性。
47.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种辅助功率模块，包括机架和设置在机架内的散热器、第一igbt模块以及第二igbt模块，第一igbt模块与第二igbt模块均安装在散热器上，第一igbt模块的输入端口以及第二igbt模块的输出端口分别通过母线与外部电路电连接，第一igbt模块的输出端口与第二igbt模块的输入端口通过母排连接在一起。通过将第一igbt模块和第二igbt模块安装在同一散热器上，有利于减小辅助功率模块在辅助变流器内的占用空间，提高辅助功率模块的集成性。
48.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
49.参照图1至图3，本实用新型实施例提供一种辅助功率模块，辅助功率模块包括机架10和设置在机架10内的散热器20、第一igbt模块81以及第二igbt模块82。其中，igbt(insulated gate bipolar transistor)为绝缘栅双极型晶体管，igbt模块为复合功率器件。
50.示例性地，机架10包括第一平板11以及设置在第一平板11两侧的第二平板12，第二平板12与第一平板11能够大致围设呈“u”型结构，且第二平板12的延伸平面与第一平板11的延伸平面垂直。
51.本实施例中，将第一平板11朝向第二平板12的一侧视为机架10的内侧，将第一平板11背离第二平板12的一侧视为机架10的外侧。散热器20包括散热基板21和与散热基板21连接的散热翅片22，散热器20与第一平板11连接，且穿设在第一平板11中，以使散热翅片22位于机架10的外侧，而散热基板21位于机架10的内侧。第一igbt模块81以及第二igbt模块82均位于机架10的内侧，且均与散热基板21连接，以使第一igbt模块81以及第二igbt模块82能够通过散热器20进行散热。
52.本实施例中，第一igbt模块81为整流用igbt模块，第二igbt模块82为逆变用ibgt模块。第一igbt模块81的输入端口以及第二igbt模块82的输出端口分别通过母线31与外部
电路电连接，第一igbt模块81的输出端口与第二igbt模块82的输入端口通过母排32连接在一起。在一种具体的实施方式中，第一igbt模块81的输入端口与变流器中的接触器电连接，第二igbt模块82的输出端口与变流器中的电抗器电连接。
53.通过上述设置，外部电路的电流经第一igbt模块81的输入端口进入后，第一igbt模块81将交流转换为直流，电流由第一igbt模块81的输出端口经中间电路进入第二igbt模块82的输入端口，并由第二igbt模块82将直流转换为交流，最后由第二igbt模块82的输出端口输出。通过上述排布设置，将第一igbt模块81以及第二igbt模块82安装在同一散热器20上，有利于辅助功率模块实现逆变与整流的两种功能。
54.本实用新型实施例提供一种辅助功率模块，包括机架10和设置在机架10上的散热器20、第一igbt模块81以及第二igbt模块82，第一igbt模块81与第二igbt模块82均安装在散热器20上，第一igbt模块81的输入端口以及第二igbt模块82的输出端口分别通过母线31与外部电路电连接，第一igbt模块81的输出端口与第二igbt模块82的输入端口通过母排32连接在一起。通过将第一igbt模块81和第二igbt模块82安装在同一散热器20上，有利于减小辅助功率模块结构的占用空间，提高辅助功率模块的集成性。
55.参照图3，本实施例中，散热基板21上可以安装有多个第一igbt模块81以及多个第二igbt模块82，且多个第一igbt模块81可以在散热基板21上阵列排布，多个第二igbt模块82也可以在散热基板21上阵列排布。
56.继续参照图3，第二igbt模块82可以位于散热基板21的中部，第一igbt模块81可以位于第二igbt模块82的边缘。示例性地，多个第二igbt模块82呈阵列排布于散热基板21的中部，部分第一igbt模块81呈阵列排布于第二igbt模块82的左侧，部分第一igbt模块81呈阵列排布于第二igbt模块82的右侧。相应地，辅助功率模块中设置有多个母线31，母线31的一端与相应的第一igbt模块81的输入端口或第二igbt模块82的输出端口连接，母线31的另一端与外部电路连接。在一些实施例中，母线31例如可以为铜母线31，以便进一步提高电连接可靠性。
57.值得说明的是，散热器20的散热风量分布不均等，通常来说散热器20中部的散热风量大于散热器20边缘的散热风量。本实施例中，第一igbt模块81为整流用igbt模块，第二igbt模块82为逆变用ibgt模块，并且，逆变用ibgt模块的热流密度大于整流用igbt模块的热流密度。通过将第二igbt模块82设置在散热基板21的中部，第一igbt模块81设置在第二igbt模块82的边缘，有利于减小散热器20的散热基板21温差，进而避免igbt模块的电气性能下降。进一步地，通过上述设置，还有利于简化辅助功率模块内模块的安装流程、降低物料成本，同时，有利于降低辅助功率模块的体积以及重量。
58.在一种具体的实现方式中，第一igbt模块81和/或，第二igbt模块82为双管igbt模块。双管igbt模块可使igbt数量缩小一半，进一步提升辅助功率模块结构的小型化和轻量化。
59.参照图1，母排32包括第一部(图中未示出)和第二部322，第二部322的延伸平面与第一部的延伸平面垂直。第一部设置有第一搭接面(图中未示出)，第一搭接面均与第一igbt模块81和第二igbt模块82搭接，以便第一部与第一igbt模块81和第二igbt模块82电连接。示例性地，第一部的延伸平面可以平行于第一平板11的平面，第一部的第一搭接面可以分别搭接在第一igbt模块81的输出端口和第二igbt模块82的输入端口，以使母排32与第一
igbt模块81的输出端口和第二igbt模块82的输入端口连接。通过上述设置，有利于减小换流电路电感，从而降低关断过电压对第一igbt模块81和第二igbt模块82的冲击。
60.第二部322大致呈平板结构，且平板结构的延伸方向与第一平板11垂直，平板结构的延伸平面与第一部的延伸平面垂直。在一种具体的实现方式中，第二部322与第一部一体成型。例如，第二部322和第一部可以通过将铜板压制成型得到，铜板的厚度例如可以为1.5mm。
61.可选地，第一部和第二部322的表面设置有绝缘膜，避免第一部和第二部322与其他器件发生电接触，从而起到绝缘的效果。在一种具体的实现方式中，绝缘膜可以为pet绝缘膜，pet绝缘膜可以分别压合在第一部和第二部322的表面，以便进一步提高第一部和第二部322的绝缘效果。当然，在一些其他的实施例中，还可以在第一部和第二部322的表面采用其他绝缘材料等方式形成绝缘膜，例如，绝缘材料可以为nomex(间位芳香族聚酞胺纤维，又称为芳纶1313)或pi(polyimide，聚酰亚胺)，上述材质均具有高绝缘性能，有利于提高第一部和第二部322的绝缘效果。
62.参照图4和图5，辅助功率模块还可以包括支撑架40和电容50，支撑架40和电容50均位于机架10的内侧。示例性地，支撑架40大致呈“l”型平板，且支撑架40的延伸方向与第一平板11平行。支撑架40的两端分别与机架10的第二平板12连接，电容50安装在支撑架40上，以使电容50通过支撑架40安装在机架10上。母排32的第二部322还设置有第二搭接面3221，电容50的电气端通过第二搭接面3221与母排32进行电连接，以使电容50与第一igbt模块81与第二igbt模块82的中间电路连接。
63.参照图2和图3，辅助功率模块还包括放电电阻51，放电电阻51设置在散热基板21上，放电电阻51与电容50通过母排32电连接，以使辅助变流器在结束工作后，放电电阻51能够消耗电容50内的电荷量。
64.本实施例中，放电电阻51为平板散热式厚膜电阻。平板散热式厚膜电阻的内部使用平面化结构材料，有利于增加器散热面积；平板散热式厚膜电阻的四周封装有绝缘材料，避免平板散热式厚膜电阻散发出的热量向周围扩散；平板散热式厚膜电阻的底部设置有导热系数较高的金属基板，该金属基板安装在散热基板21上，使得平板散热式厚膜电阻散发的热量可以由散热器20的散热翅片22散出。平板散热式厚膜电阻还具有电阻密度高、体积小的优点，有利于进一步缩小辅助功率模块的占用空间。
65.当然，在一些其他的实施例中，放电电阻51还可以为自然冷却绕线电阻等相关技术中的常见结构，在此不做限定。
66.参照图4，辅助功率模块还包括安装在支撑架40上的第一电流传感器52和第二电流传感器53，第一电流传感器52和第二电流传感器53穿设在母线31上，第一电流传感器52被配置为检测第一igbt模块81的输入电流，第二电流传感器53被配置为检测第二igbt模块82的输出电流。
67.值得说明的是，第一电流传感器52和第二电流传感器53可以为霍尔电流传感器，霍尔电流传感器通过测量导体周围产生的磁场实现电流测量。本实施例中，部分母线31的一端与检测第一igbt模块81的输入端口电连接，第一电流传感器52穿设在该母线31上，以使第一电流传感器52能够检测第一igbt模块81的输入电流。相同地，部分母线31的一端与检测第二igbt模块82的输出端口电连接，第二电流传感器53穿设在该母线31上，以使第二
电流传感器53能够检测第二igbt模块82的输出电流。
68.通过设置第一电流传感器52和第二电流传感器53，有利于检测第一igbt模块81的输入电流以及第二igbt模块82的输出电流，有利于第一igbt模块81以及第二igbt模块82出现过流时，系统及时采用相应的保护措施。进一步地，霍尔电流传感器的可以穿设在母线31上，有利于减小第一电流传感器52和第二电流传感器53的占用空间。
69.当然，在一些其他的实施例中，第一电流传感器52和第二电流传感器53还可以相关技术中的其他常见结构，在此不做限定。
70.参照图1，辅助功率模块还包括固定架、第一驱动模块61和第二驱动模块62。如图5所示，固定架包括第一固定架71和第二固定架72，且第一固定架71的延伸方向与所述第二固定架72的延伸方向平行，第一固定架71的两端分别与第二平板12连接，第二固定架72设置在支撑架40上。第一驱动模块61与第二驱动模块62分别安装在固定架上，以使第一驱动模块61与第二驱动模块62通过固定架安装在机架10上。第一驱动模块61与第一igbt模块81电连接，以便第一驱动模块61能够驱动第一igbt模块81，相同地，第二驱动模块62与第二igbt模块82电连接，以便第二驱动模块62能够驱动第二igbt模块82。
71.如图1所示，辅助功率模块还包括电压传感器54。第一驱动模块61与第二驱动模块62之间还设置有支架，电压传感器54安装在之间上，以使电压传感器54设置在第一驱动模块61与第二驱动模块62之间。
72.值得说明的是，第二部322背离第一部的一端还设置有连接板321，电压传感器54可以与连接板321电连接，以使电压传感器54与母排32电连接，进而使得电压传感器54能够检测第一igbt模块81和第二igbt模块82的中间电路的电压，有利于中间电压出现过压时，系统及时采购相应保护措施，同时电压传感器还可通过控制回路对中间电压进行稳压。进一步地，电压传感器54设置在第一驱动模块61与第二驱动模块62之间，有利于减小电压传感器54的占用空间。
73.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
74.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
75.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
77.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。