辅助变流器的整流器模块及逆变器模块均采用了IGBT元件并联技术,即每个桥臂上2个IGBT元件并联。IGBT元件并联技术的关键是优化其并联的静态特性及动态特性:通过IGBT元件的合理布局及对称布线,获得良好的静态并联特性;通过IGBT元件的选型、参数的一致性、门极驱动技术的优化,获得良好的动态并联特性。
辅助变流器的整流器、逆变器模块包含散热器、IGBT元件、复合低感母排、驱动单元以及温度检测单元、电源模块等,是功能独立的高度集成功能模块。
由于开关元件的di /dt在其快速关断过程中很大,会产生较大的尖峰过电压(其值为Δu=Ls(di/dt),式中Ls为线路中杂散电感与元器件上分布电感的总和),对开关元件极为不利。在选用无感或低感元器件后,主电路的电感就取决于元器件的连接形式[3]。在对元器件合理布局的基础上,辅助变流器中模块与中间直流环节支撑电容的连接采用了低电感复合母排技术,大大降低了主电路上的分布电感,有效地抑制了尖峰过电压Δu,保证IGBT元件运行于安全工作区。
辅助变流器是机车电气系统及通风系统的重要组成部分,采用车外进风、车内排风的通风方式,承担着为机械间供风的任务。通过合理的风道设计以及大量的风道实验验证,该辅助电源在结构上较好地解决了散热、柜体密封和快速检修等各项关键技术,同时也保证了机车运行时对风量的需求。考虑到冬季低温时机械间的温度,在风道设计时,留有进风调节口,在冬季工作时可以通过调节进风口状态,实现部分车内进风,以调节机械间温度。
目前,该辅助变流器已批量装于HXD1C型电力机车上,运行稳定、可靠,能满足该型电力机车的运用要求。