本实用新型涉及变流器技术领域，具体涉及一种永磁变流器模块。
背景技术：
随着城市轨道交通的快速发展和各项关于城规牵引系统的系技术的实施落地。永磁同步电机以其高效率、高功率密度、强过载能力、低噪声等优点受到轨道交通牵引系统行业的高度关注。但是由于永磁电机的转速和供电频率成正比，为避免由于轮径差造成线速度不一致，在地铁的应用中永磁同步牵引电机通常采用单独轴控的方式进行控制。由于目前城轨牵引逆变器的需求较之前而言，提出了高功率密度以及高集成度的要求，因此需求研发一款可以分别轴控多路的永磁变流器模块。而在变流器中占用大部分空间的是变流器模块。所以变流器模块在结构和功能上都比其他机车变流器模块要求更小更紧凑，及更高的集成度。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种永磁变流器模块，采用自下而上，一体化设计，集成了一个变流器柜内主要的功能部分，空间利用合理，结构紧凑，安装方便，安装过程中功能分区明显，在维护时可以迅速找到故障点进行修复，模块集成多组逆变单元和斩波单元，提高了模块的的功率密度和集成度，自带控制单元，可以单独通电运行，同时实现逆变和斩波功能。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种永磁变流器模块，包括至少两组互相电接的功率单元、散热模块、支撑电容、第一驱动单元、第二驱动单元、控制单元、数据采集单元、至少两组斩波单元和电源。其中，功率单元至少包括两个互相电接的封装igbt模块。散热模块、功率单元、支撑电容、第一驱动单元从下到上依次布置。第二驱动单元位于永磁变流器模块的其中一侧。功率单元和斩波单元均布置在散热模块上，并且斩波单元与功率单元相电接，第一驱动单元与功率单元相电接，第二驱动单元和斩波单元相电接。支撑电容与功率单元相电接。数据采集单元分别布置在散热模块和功率单元的输出端。控制单元位于散热模块的其中一侧并且分别与第一驱动单元、第二驱动单元和数据采集单元连接。电源分别与控制单元、第一驱动单元和第二驱动单元连接。
根据本实用新型的永磁变流器模块，采用自下而上，一体化设计，集成了一个变流器柜内主要的功能部分，空间利用合理，结构紧凑，安装方便，安装过程中功能分区明显，在维护时可以迅速找到故障点进行修复，模块集成多组逆变单元和斩波单元，提高了模块的的功率密度和集成度，自带控制单元，可以单独通电运行，同时实现逆变和斩波功能。并且，可以根据实际需求选用不同电流等级的igbt模块，相应地散热器也可以选与igbt模块对应电流等级的规格，并可以实现拖拽不通过功率等级的电机，有效节省资源。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本实用新型的永磁变流器模块，在一个优选的实施方式中，功率单元和斩波单元对称布置在散热模块上。
这种对称设计的结构形式，能够降低模块组装步骤和难度，从而有效提高组装效率。
进一步地，在一个优选的实施方式中，本实用新型的永磁变流器模块，还包括第一复合母排和第二复合母排。其中，封装igbt模块的直流端子和支撑电容的输出端子分别与第一复合母排上的两排输入接线端子连接。第一复合母排插接在第二复合母排上，并且第二复合母排上设有输出接线端子。
每个功率模块中的封装igbt模块和支撑电容通过第一复合母排连接形成一个独立的功率单元，通过第二复合母排将所有功率单元连接至主电流，从而使得整个连接结构简单紧凑，便于组装操作。
进一步地，在一个优选的实施方式中，本实用新型的永磁变流器模块，还包括交流排，封装igbt模块的交流端子与交流排上的输入接线端子连接，交流排上设有输出接线端子。
通过设置交流排，能够将所有功率单元的交流端汇入在一起接至主电路。
进一步地，在一个优选的实施方式中，交流排包括至少两块铜排，铜排之间通过胶合的方式连接，并且铜排之间设有绝缘粉末层。
通过胶合的方式使得铜排的强度得到提升，通过喷涂绝缘粉末的方式以保证铜排之间的绝缘。
具体地，在一个优选的实施方式中，散热模块包括共用风道和布置在共用风道上方的散热器，散热器与共用风道之间设有密封条。
散热器通过密封条与共用通风道紧密连接，可以实现模块主体与外部环镜之间较高的防水防尘等级。
具体地，在一个优选的实施方式中，支撑电容与布置在永磁变流器模块两侧的支撑架连接。其中，支撑架包括支撑横梁和布置在支撑横梁两端的支撑柱。支撑柱与散热模块连接，支撑电容吊装在支撑横梁上。
支撑电容的这种固定结构形式，在保证支撑电容的固定稳定可靠的前提下，能够尽可能地简化结构，节省支撑电容的安装空间。
具体地，在一个优选的实施方式中，第一驱动单元包括驱动板组装件、布置在驱动板组装件上的第一驱动板和位于第一驱动板上方的驱动板盖。驱动板组装件与支撑柱连接，驱动板盖与驱动板组件连接。
这种结构形式的驱动单元，不仅能够很好地与功率单元连接，且整个驱动单元的连接结构稳定可靠，并能够使得核心部件驱动板受到很好地防护。
具体地，在一个优选的实施方式中，驱动板盖为喷涂铝板。
驱动板盖为喷涂铝板，能够通过金属的屏蔽左右驱动板免受外部的电磁干扰，同时喷涂的铝板也防止带有高压变压器的驱动板对外部放电。
进一步地，在一个优选的实施方式中，驱动板盖上设有把手。
通过设置把手，便于在实际使用过程中，人工助力提起整个永磁变流器模块进行转移和安装。
相比现有技术，本实用新型的优点在于：采用自下而上，一体化设计，集成了一个变流器柜内主要的功能部分，空间利用合理，结构紧凑，安装方便，安装过程中功能分区明显，在维护时可以迅速找到故障点进行修复，模块集成多组逆变单元和斩波单元，提高了模块的的功率密度和集成度，自带控制单元，可以单独通电运行，同时实现逆变和斩波功能。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本实用新型实施例的永磁变流器模块的内部原理；
图2示意性显示了本实用新型实施例的永磁变流器模块的整体结构；
图3示意性显示了本实用新型实施的永磁变流器模块的另一方向的整体结构；
图4示意性显示了本实用新型实施的永磁变流器模块的俯视结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
图1示意性显示了本实用新型实施例的永磁变流器模块10的内部原理。图2示意性显示了本实用新型实施例的永磁变流器模块10的整体结构。图3示意性显示了本实用新型实施的永磁变流器模块10的另一方向的整体结构。图4示意性显示了本实用新型实施的永磁变流器模块10的俯视结构。
如图2至图4所示，本实用新型实施例的永磁变流器模块10，包括4组互相电接的功率单元1、散热模块2、支撑电容3、第一驱动单元4、第二驱动单元5、控制单元6、数据采集单元7、2组斩波单元8和电源9。其中，每一组功率单元1包括3个互相电接的封装igbt模块11。散热模块2、功率单元1、支撑电容3、第一驱动单元4从下到上依次布置。第二驱动单元5位于永磁变流器模块10的其中一侧。功率单元1和斩波单元8均布置在散热模块2上，并且每一组斩波单元8与2组功率单元1相电接，第一驱动单元4与功率单元1相电接，第二驱动单元5和斩波单元8相电接。支撑电容3与功率单元1相电接。数据采集单元7分别布置在散热模块2和功率单元1的输出端。控制单元6位于散热模块2的其中一侧并且分别与第一驱动单元4、第二驱动单元5和数据采集单元7连接。电源9分别与控制单元6、第一驱动单元4和第二驱动单元5连接。
根据本实用新型实施例的永磁变流器模块，采用自下而上，一体化设计，集成了一个变流器柜内主要的功能部分，空间利用合理，结构紧凑，安装方便，安装过程中功能分区明显，在维护时可以迅速找到故障点进行修复，模块集成多组逆变单元和斩波单元，提高了模块的的功率密度和集成度，自带控制单元，可以单独通电运行，同时实现逆变和斩波功能。并且，可以根据实际需求选用不同电流等级的igbt模块，相应地散热器也可以选与igbt模块对应电流等级的规格，并可以实现拖拽不通过功率等级的电机，有效节省资源。
进一步地，在本实施例中，功率单元1和斩波单元8对称布置在散热模块2上。这种对称设计的结构形式，能够降低模块组装步骤和难度，从而有效提高组装效率。
如图3所示，进一步地，本实施例的永磁变流器模块10，还包括第一复合母排101和第二复合母排102。其中，封装igbt模块11的直流端子和支撑电容3的输出端子分别与第一复合母排101上的两排输入接线端子1011连接。第一复合母排101插接在第二复合母排102上，并且第二复合母排102上设有输出接线端子1021。每个功率模块中的封装igbt模块和支撑电容通过第一复合母排连接形成一个独立的功率单元，通过第二复合母排将所有功率单元连接至主电流，从而使得整个连接结构简单紧凑，便于组装操作。
如图2所示，进一步地，本实施例的永磁变流器模块10，还包括交流排103，封装igbt模块11的交流端子与交流排上的输入接线端子连接，交流排103上设有输出接线端子。通过设置交流排，能够将所有功率单元的交流端汇入在一起接至主电路。进一步地，在本实施例中，交流排103包括至少两块铜排，优选为6块铜排，铜排之间通过胶合的方式连接，并且铜排之间设有绝缘粉末层。通过胶合的方式使得铜排的强度得到提升，通过喷涂绝缘粉末的方式以保证铜排之间的绝缘。
具体地，如图1所示，在本实施例中，散热模块2包括共用风道21和通过螺栓固定在共用风道21上方的散热器22，散热器22与共用风道21之间设有密封条。散热器通过密封条与共用通风道紧密连接，可以实现模块主体与外部环镜之间较高的ip55防水防尘等级。
具体地，在本实施例中，如图1所示，支撑电容3与布置在共用风道21两侧的支撑架104连接。其中，支撑架104包括支撑横梁1041和布置在支撑横梁1041两端的支撑柱1042。支撑柱1042与共用风道21的主体部分连接，支撑电容3吊装在支撑横梁1041上。支撑电容的这种固定结构形式，在保证支撑电容的固定稳定可靠的前提下，能够尽可能地简化结构，节省支撑电容的安装空间。
具体地，在本实施例中，如图1所示，第一驱动单元4包括驱动板组装件41、布置在驱动板组装件41上的第一驱动板42和位于第一驱动板42上方的驱动板盖43。驱动板组装件41与支撑柱1042连接，驱动板盖43与驱动板组件41连接。这种结构形式的驱动单元，不仅能够很好地与功率单元连接，且整个驱动单元的连接结构稳定可靠，并能够使得核心部件驱动板受到很好地防护。具体地，在本实施例中，驱动板盖43为喷涂铝板。驱动板盖为喷涂铝板，能够通过金属的屏蔽左右驱动板免受外部的电磁干扰，同时喷涂的铝板也防止带有高压变压器的驱动板对外部放电。进一步地，在本实施例中，驱动板盖43上设有把手105。通过设置把手，便于在实际使用过程中，人工助力提起整个永磁变流器模块进行转移和安装。
具体地，在本实施例中，如图2所示，第二驱动单元5包括与支撑柱1042连接的第二驱动板51，第二驱动板51与斩波单元8相电接，并且斩波单元8的输出端设有外接线81。具体地，在本实施例中，如图1所示，数据采集单元7包括布置在散热器上的温度传感器和通过输出排与封装igbt模块11的输出端连接的电流传感器71。这种线路连接形式，能够将弱电电路与强电电路有明显的分离，避免强弱电路进行相互干扰，电磁兼容性好。并且，在本实施例中，用于采集交流输出电流的直放式电流传感器71通过固定螺栓布置在整个永磁变流器模块10的正面，因此，在模块处于变流柜内时便于安装拆卸和维护。
控制单元6作为整个永磁变流器模块10的控制中心，将指令通过光纤传递至第一驱动板42和第二驱动板51，并且接受电流传感器71和温度传感器的物理信号传递至上位机，有效实现可视化的控制。
根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的永磁变流器模块，采用自下而上，一体化设计，集成了一个变流器柜内主要的功能部分，空间利用合理，结构紧凑，安装方便，安装过程中功能分区明显，在维护时可以迅速找到故障点进行修复，模块集成多组逆变单元和斩波单元，提高了模块的的功率密度和集成度，自带控制单元，可以单独通电运行，同时实现逆变和斩波功能。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
1.一种永磁变流器模块，其特征在于，包括至少两组互相电接的功率单元、散热模块、支撑电容、第一驱动单元、第二驱动单元、控制单元、数据采集单元、至少两组斩波单元和电源；其中，
所述功率单元至少包括两个互相电接的封装igbt模块；
所述散热模块、所述功率单元、所述支撑电容、所述第一驱动单元从下到上依次布置；所述第二驱动单元位于所述永磁变流器模块的其中一侧；
所述功率单元和所述斩波单元均布置在所述散热模块上，并且所述斩波单元与所述功率单元相电接，所述第一驱动单元与所述功率单元相电接，所述第二驱动单元和所述斩波单元相电接；所述支撑电容与所述功率单元相电接；
所述数据采集单元分别布置在所述散热模块和所述功率单元的输出端；
所述控制单元位于所述散热模块的其中一侧并且分别与所述第一驱动单元、所述第二驱动单元和所述数据采集单元连接；
所述电源分别与所述控制单元、所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接。
2.根据权利要求1所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述功率单元和所述斩波单元对称布置在所述散热模块上。
3.根据权利要求1或2所述的永磁变流器模块，其特征在于，还包括第一复合母排和第二复合母排；其中，
所述封装igbt模块的直流端子和所述支撑电容的输出端子分别与所述第一复合母排上的两排输入接线端子连接；
所述第一复合母排插接在所述第二复合母排上，并且所述第二复合母排上设有输出接线端子。
4.根据权利要求1或2所述的永磁变流器模块，其特征在于，还包括交流排，所述封装igbt模块的交流端子与所述交流排上的输入接线端子连接，所述交流排上设有输出接线端子。
5.根据权利要求4所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述交流排包括至少两块铜排，所述铜排之间通过胶合的方式连接，并且所述铜排之间设有绝缘粉末层。
6.根据权利要求1或2所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述散热模块包括共用风道和布置在所述共用风道上方的散热器，所述散热器与所述共用风道之间设有密封条。
7.根据权利要求1或2所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述支撑电容与布置在所述永磁变流器模块两侧的支撑架连接；其中，
所述支撑架包括支撑横梁和布置在所述支撑横梁两端的支撑柱；
所述支撑柱与所述散热模块连接，所述支撑电容吊装在所述支撑横梁上。
8.根据权利要求7所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述第一驱动单元包括驱动板组装件、布置在所述驱动板组装件上的第一驱动板和位于所述第一驱动板上方的驱动板盖；
所述驱动板组装件与所述支撑柱连接，所述驱动板盖与所述驱动板组装件连接。
9.根据权利要求8所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述驱动板盖为喷涂铝板。
10.根据权利要求8或9所述的永磁变流器模块，其特征在于，所述驱动板盖上设有把手。
技术总结