專利名稱：冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置應(yīng)用于電力機車交-直 -交傳動系統(tǒng)，也可應(yīng)用于一般工業(yè)用靜止逆變電源。
技術(shù)背景目前電力機車的交-直-交傳動系統(tǒng)是電力機車的核心部分之一，其中的直流 環(huán)節(jié)起著連接電網(wǎng)側(cè)整流器和電機側(cè)逆變器的作用。這一部分的電壓有著嚴格 的限制， 一旦過高，便會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的影響。在電力機車的交-直-交傳動系統(tǒng)中，直流環(huán)節(jié)的電壓主要受到兩個因素的影 響(1)電網(wǎng)電壓的波動；(2)牽引電機制動過程中的能量回饋。對于這兩種 情況，如果電網(wǎng)側(cè)整流器采用的是調(diào)節(jié)能力強的四象限脈沖整流器，那么電網(wǎng) 電壓在允許范圍內(nèi)的波動和電機制動產(chǎn)生的能量均不會對直流環(huán)節(jié)的電壓產(chǎn)生 太大的影響，而且后者還可以回饋到電網(wǎng)。可是，如果整流器的調(diào)節(jié)能力較弱 或著根本沒有調(diào)節(jié)能力，那么直流環(huán)節(jié)的電壓就會大幅上升。在這種情況下就 需要用一種能量吸收裝置(斬波器)來吸收這部分多余的能量，以降低中間電 壓，達到維持系統(tǒng)安全可靠運行的目的。過電壓能量吸收裝置通常串聯(lián)電阻器， 再并聯(lián)至中間直流回路。它通過控制斬波器中開關(guān)器件的開通和關(guān)斷，使多余 的能量在電阻器上消耗掉。電力機車上通常只有一組過電壓能量吸收裝置，與 逆變器功率模塊共用一組散熱器。在這種情況下， 一旦其發(fā)生故障，就會導(dǎo)致 整個系統(tǒng)無法正常運行。因此有必要對這種單獨的過電壓能量吸收裝置加以改 進。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，研究設(shè)計一種新型的冗余型模塊化過 電壓能量吸收裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。 發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設(shè)計一種新 型的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置，從而解決在電力機車的交-直-交傳動系 統(tǒng)中，直流環(huán)節(jié)出現(xiàn)的過電壓能量吸收問題。本實用新型所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置是由散熱器、銅排、濾波電容器模塊、功率元件驅(qū)動單元 電路、斬波器一、斬波器二組成。其特征在于斬波器一和斬波器二的功率元件 IGBT直接安裝在同一個散熱器上，它們之間通過銅排相連接并向外引出接線端， 濾波電容器模塊倒置安裝在斬波器一和斬波器二的上方，其電容輸出極與銅排 相連，濾波電容器模塊為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上并聯(lián)有均壓電阻，功率元件驅(qū)動單元電路直接連接在IGBT的驅(qū)動極上。本實用新型所述的兩組斬波器即斬波器一和斬波器二，可以單獨工作、也可以同時工作。也可以擴展為 多組。本實用新型所述的兩組斬波器即斬波器一和斬波器二同時工作時，可以同相位，也可以兩路斬波脈沖互錯180度。本實用新型所述的兩套斬波器電路，它們與制動電阻配合，并聯(lián)至電力機 車交-直-交傳動系統(tǒng)的直流電路。濾波電容器模塊也同樣接在中間直流電路中， 對斬波器進行濾波。當外部控制單元檢測到中間直流電壓超過某一限定值，就 要向功率元件驅(qū)動單元電路發(fā)出斬波脈沖信號，控制斬波器開通和關(guān)斷，從而 達到使用制動電阻吸收能量、抑制中間電壓升高的目的。功率元件驅(qū)動單元電路直接連接在IGBT的驅(qū)動極上，以保證可靠觸發(fā)，其 驅(qū)動信號經(jīng)過光纖從外部控制單元引入，驅(qū)動信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、隔離放大等 處理后驅(qū)動功率元件IGBT，同時功率元件驅(qū)動單元電路通過檢測IGBT的飽和壓 降，以檢測IGBT的過流狀態(tài)，并將故障狀態(tài)通過光纖傳遞給外部控制單元處理。斬波器一和斬波器二功率元件IGBT直接安裝在同一個散熱器上，它們之間 通過銅排相連接并向外引出接線端，在兩個IGBT功率元件的散熱極板之間安裝 熱保護繼電器，以監(jiān)測IGBT元件的發(fā)熱狀態(tài)。濾波電容器模塊倒置安裝在斬波器一和斬波器二的上方，其電容輸出極與 銅排相連，濾波電容器模塊為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上并聯(lián)有均壓電 阻。本實用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、易于維護，而且具有可 擴展性等優(yōu)點，其大批量投入市場必將產(chǎn)生積極的社會效益和顯著的經(jīng)濟效益。
本實用新型共有兩張附圖，其中附圖1、冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置結(jié)構(gòu)框圖附圖2、冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置原理圖圖中1、散熱器2、銅排3、濾波電容器模塊4、功率元件驅(qū)動單元 電路5、斬波器一6、斬波器二具體實施方式
本實用新型的具體實施例如附圖所示，附圖l所示散熱器l、銅排2、濾波 電容器模塊3、功率元件驅(qū)動單元電路4、斬波器一 5、斬波器二 6組成冗余型 模塊化過電壓能量吸收裝置。其結(jié)構(gòu)在于斬波器一 5和斬波器二 6的功率元件 IGBT直接安裝在同一個散熱器1上，它們之間通過銅排2相連接并向外引出接 線端，濾波電容器模塊3倒置安裝在斬波器一 5和斬波器二 6的上方，其電容 輸出極與銅排2相連，濾波電容器模塊3為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上 并聯(lián)有均壓電阻，功率元件驅(qū)動單元電路4直接連接在IGBT的驅(qū)動極上。本實用新型所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置包含兩組傳統(tǒng)的過電 壓能量吸收裝置，工作時，可以同時運行也可以分別運行， 一旦其中一組出現(xiàn) 故障，剩下的一組仍然可以保證系統(tǒng)的正常運行。兩組裝置同時工作時，如果 將兩路斬波脈沖互錯180度，就可以將斬波頻率提高一倍，從而有效地降低了 中間直流回路的諧波含量。本實用新型所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置將兩組斬波器和濾波 電容整合到了一個散熱器模塊上，它們之間通過銅排相互連接，具有結(jié)構(gòu)緊湊、 可靠性高、維護簡單的特點。如有需要，還可以將兩組斬波器擴展為多組，以 適應(yīng)不同場合的要求。綜上所訴，此發(fā)明非常適用于電力機車及一般工業(yè)應(yīng)用 場合。
權(quán)利要求1、一種冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置，由散熱器(1)、銅排(2)、濾波電容器模塊(3)、功率元件驅(qū)動單元電路(4)、斬波器一(5)、斬波器二(6)組成；其特征在于斬波器一(5)和斬波器二(6)的功率元件IGBT直接安裝在同一個散熱器(1)上，它們之間通過銅排(2)相連接并向外引出接線端，濾波電容器模塊(3)倒置安裝在斬波器一(5)和斬波器二(6)的上方，其電容輸出極與銅排(2)相連，濾波電容器模塊(3)為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上并聯(lián)有均壓電阻，功率元件驅(qū)動單元電路(4)直接連接在IGBT的驅(qū)動極上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置，其特征在于 兩組斬波器即斬波器一 (5)和斬波器二 (6)，可以單獨工作、也可以同時工作； 也可以擴展為多組。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置，其特征 在于兩組斬波器即斬波器一 (5)和斬波器二 (6)同時工作時，可以同相位， 也可以兩路斬波脈沖互錯180度。
專利摘要本實用新型所述的冗余型模塊化過電壓能量吸收裝置，是由散熱器、銅排、濾波電容器模塊、功率元件驅(qū)動單元電路、斬波器一、斬波器二組成。其結(jié)構(gòu)在于斬波器一和斬波器二的功率元件IGBT直接安裝在同一個散熱器上，它們之間通過銅排相連接并向外引出接線端，濾波電容器模塊倒置安裝在斬波器一和斬波器二的上方，其電容輸出極與銅排相連，濾波電容器模塊為電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在每組電容器上并聯(lián)有均壓電阻，功率元件驅(qū)動單元電路直接連接在IGBT的驅(qū)動極上。本實用新型能夠有效地吸收銅排上出現(xiàn)的過電壓能量。本實用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、維護簡單等特點，故屬于一種集經(jīng)濟性與實用性為一體的新型裝置。
文檔編號H02M1/32GK201118438SQ20072001453
公開日2008年9月17日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者輝 耿, 車向中, 馬惠春 申請人:謝步明