辅助电源系统功率模块

摘要

本发明公布了一种辅助电源系统功率模块，包括用于安装电气元件的框架组件，在框架组件内可拆卸安装有用于冷却散热的水冷板组件、辅助逆变器功率单元器件及充电机功率单元器件；所述水冷板组件包括水冷基板，所述辅助逆变器功率单元器件包括辅助逆变器功率单元，所述充电机功率单元器件包括充电机功率单元；其中，所述在所述辅助逆变器功率单元及所述充电机功率单元安装于所述水冷基板的两侧，以便所述水冷基板将所述辅助逆变器功率单元和充电机功率单元产生的热量及时带走。其散热能力强，且可较好地实现辅助电源系统轻量化设计。

权利要求

1.一种辅助电源系统功率模块，其特征在于：包括用于安装电气元件的框架组件，在框架组件内可拆卸安装有用于冷却散热的水冷板组件、辅助逆变器功率单元器件、充电机功率单元器件、辅助逆变器驱动组件、充电机驱动组件、辅助逆变器控制单元组件以及充电机控制单元组件；所述水冷板组件包括水冷基板，所述辅助逆变器功率单元器件包括辅助逆变器功率单元，所述充电机功率单元器件包括充电机功率单元；

其中，所述辅助逆变器功率单元及所述充电机功率单元安装于所述水冷基板的两侧，以便所述水冷基板将所述辅助逆变器功率单元和充电机功率单元产生的热量及时带走；

所述辅助逆变器控制单元组件和所述充电机控制单元组件安装在框架组件上；

所述辅助逆变器驱动组件以及所述充电机驱动组件分别安装在所述水冷基板的两侧，所述辅助逆变器驱动组件设置于所述水冷基板安装有所述辅助逆变器功率单元的一侧；

所述辅助逆变器功率单元包括依次连接的Boost升压电路、过压吸收电路及逆变电路；

所述充电机功率单元包括依次连接的预充电电路、稳压及放电电路、高频功率变换电路及整流滤波电路。

2.根据权利要求1所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：

所述Boost升压电路，用于对波动电压进行升压和稳压，其输出电压作为所述逆变电路和充电机功率单元的电压输入；所述过压吸收电路，其用于吸收逆变电路产生的过电压；所述逆变电路，用于提供三相脉动交流电压的输出；

所述预充电电路，其由所述Boost升压电路直接提供输入电压,并实现所述稳压及放电电路的限流充电；所述高频功率变换电路，其使得直流电压变换输出成方波电压；所述整流滤波回路，其用于将所述方波电压整流滤波成稳定的直流电压输出。

3.根据权利要求2所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述Boost升压电路包括第一电抗器、第一绝缘栅双极型晶体管、第一二极管、第一放电电阻及第一支撑电容，其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管与所述第一二极管串联后的电路分别与所述第一放电电阻及所述第一支撑电容并联设置；所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对与第一吸收电阻；所述逆变电路包括第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对，其中，所述第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对并联设置；

所述预充电电路包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，预充电电阻与预充电接触器串联后的电路与主接触器并联设置；所述稳压及放电电路包括第二放电电阻与第二支撑电容，所述第二放电电阻与所述第二支撑电容并联设置；所述高频功率变换电路包括第一吸收电容、第二吸收电容、第五绝缘栅双极型晶体管对、第六绝缘栅双极型晶体管对、第二二极管、第三二极管、隔直电容及高频变压器，所述第一吸收电容与所述第二吸收电容分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对的两个绝缘栅双极型晶体管并联，所述第二二极管及所述第三二极管分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对及所述第六绝缘栅双极型晶体管对连接，所述隔直电容分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对的中间接点及所述高频变压器的原边接点连接；所述整流滤波电路包括整流回路及滤波回路，所述整流回路包括第一RC吸收电路、第二RC吸收电路、第一整流二极管、第二整流二极管；所述滤波回路包括第一滤波电抗器、第二滤波电抗器、滤波电容、输出滤波器、熔断器及防反二极管。

4.根据权利要求3所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述Boost升压电路的第一绝缘栅双极型晶体管与第一放电电阻、所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对与第一吸收电阻以及所述逆变电路的所述第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对与第四绝缘栅双极型晶体管对设置在所述水冷基板的表面上；

所述框架组件上还安装有支撑电容安装板，所述第一支撑电容通过所述支撑电容安装板与所述水冷基板靠近设置。

5.根据权利要求3所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述水冷基板安装有所述充电机功率单元的一侧设置有充电机驱动板及充电机顶板，所述充电机驱动板与所述充电机顶板沿背离所述水冷基板的方向安装在所述水冷基板上；

其中，所述预充电电路的所述预充电电阻、所述稳压及放电电路的所述第二放电电阻、所述高频功率变换电路的所述第二二极管、所述第三二极管、所述第五绝缘栅双极型晶体管对、所述第六绝缘栅双极型晶体管对与所述高频变压器、所述整流回路的所述第一RC吸收电路、所述第二RC吸收电路、所述第一整流二极管与所述第二整流二极管以及所述滤波回路的所述防反二极管设置在所述水冷基板的表面上；

所述稳压及放电电路的所述第二支撑电容、所述高频功率变换电路的所述第一吸收电容、所述第二吸收电容及所述隔直电容集成在所述充电机驱动板上；

所述滤波回路的所述滤波电容、所述输出滤波器及所述熔断器集成在所述充电机顶板上。

6.根据权利要求4所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述辅助逆变器功率单元器件还包括辅助逆变器叠层母排，所述辅助逆变器叠层母排共有三层，依次为负极层、正极层及交流层，所述负极层、所述正极层及所述交流层之间相互绝缘；其中，所述负极层及所述正极层均为“L”型，所述过压吸收电路的第一绝缘栅双极型晶体管对、所述逆变电路的第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对通过所述辅助逆变器叠层母排的所述负极层及所述正极层与所述Boost升压电路的第一支撑电容连接；所述交流层共有四路输出且所述四路输出之间互相绝缘，所述交流层的四路输出分别连接四根铜排，所述四根铜排分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管对、所述第二绝缘栅双极型晶体管对、所述第三绝缘栅双极型晶体管对及所述第四绝缘栅双极型晶体管对的中间接点。

7.根据权利要求5所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述预充电电路的所述主接触器及所述预充电接触器安装在所述框架组件上。

8.根据权利要求1所述辅助电源系统功率模块，其特征在于：所述辅助逆变器控制单元组件与所述框架组件的一侧铰接。

说明书

辅助电源系统功率模块

技术领域

[0001] 本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的辅助电源系统。

背景技术

[0002] 城市轨道车辆的辅助电源系统一般包括辅助逆变器和充电机，目前，城轨地铁用辅助电源系统多为工频辅助逆变器+高频充电机，其应用方式一般也分为两种：一种是辅助电源系统集成在一个箱体内，分为辅助逆变功率模块和充电机功率模块，另一种是辅助电源系统分散布置，分为辅助逆变器箱和充电机箱。这种传统的辅助电源系统由于需要采用工频变压器，造成体积和重量都很大，很难实现小型化、轻量化设计的目的。随着轨道交通节能减排的需求日益增加，车辆对车下设备的轻量化要求也越来越高，辅助电源系统如何实现小型化、轻量化设计也成为了需要解决的重点和难题。

[0003] 传统的辅助电源系统一般为工频逆变器电路拓扑结构，采用强迫风冷或者自然冷却的冷却方式，辅助逆变器和充电机采用分离的形式，导致整个系统体积庞大、散热效果较差，且传统的辅助电源系统已经很难从本质上去减轻重量。目前，影响系统重量和体积的关键环节一般为以下几个方面：1.系统的电路拓扑结构；2.系统的散热方式；3.系统的集成度。因此，如何采取有效的措施将以上三个方面统筹考虑、优化设计，才是从本质上解决系统轻量化设计的关键。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种辅助电源系统功率模块，其散热能力强，且可较好地实现辅助电源系统轻量化设计。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种辅助电源系统功率模块，包括用于安装电气元件的框架组件，在框架组件内可拆卸安装有用于冷却散热的水冷板组件、辅助逆变器功率单元器件及充电机功率单元器件；所述水冷板组件包括水冷基板，所述辅助逆变器功率单元器件包括辅助逆变器功率单元，所述充电机功率单元器件包括充电机功率单元；

[0007] 其中，所述在所述辅助逆变器功率单元及所述充电机功率单元安装于所述水冷基板的两侧，以便所述水冷基板将所述辅助逆变器功率单元和充电机功率单元产生的热量及时带走。

[0008] 作为优选，所述辅助逆变器功率单元包括依次连接的Boost升压电路、过压吸收电路及逆变电路；所述充电机功率单元包括依次连接的预充电电路、稳压及放电电路、高频功率变换电路及整流滤波电路；其中，

[0009] 所述Boost升压电路，用于对波动电压进行升压和稳压，其输出电压作为所述逆变电路和充电机功率单元的电压输入；所述过压吸收电路，其用于吸收逆变电路产生的过电压；所述逆变电路，用于提供三相脉动交流电压的输出；

[0010] 所述预充电电路，其由所述Boost升压电路直接提供输入电压,并实现所述稳压及放电电路的限流充电；所述高频功率变换电路，其使得直流电压变换输出成方波电压；所述整流滤波回路，其用于将所述方波电压整流滤波成稳定的直流电压输出。

[0011] 作为优选，所述Boost升压电路包括第一电抗器、第一绝缘栅双极型晶体管、第一二极管、第一放电电阻及第一支撑电容，其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管与所述第一二极管串联后的电路分别与所述第一放电电阻及所述第一支撑电容并联设置；所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对与第一吸收电阻；所述逆变电路包括第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对，其中，所述第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对并联设置；

[0012] 所述预充电电路包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，预充电电阻与预充电接触器串联后的电路与主接触器并联设置；所述稳压及放电电路包括第二放电电阻与第二支撑电容，所述第二放电电阻与所述第二支撑电容并联设置；所述高频功率变换电路包括第一吸收电容、第二吸收电容、第五绝缘栅双极型晶体管对、第五绝缘栅双极型晶体管对、第二二极管、第三二极管、隔直电容及高频变压器，所述第一吸收电容与所述第二吸收电容分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对的两个绝缘栅双极型晶体管并联，所述第二二极管及所述第三二极管分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对及所述第六绝缘栅双极型晶体管对连接，所述隔直电容分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对的中间接点及所述高频变压器的原边接点连接；所述整流滤波电路包括整流回路及滤波回路，所述整流回路包括第一RC吸收电路、第二RC吸收电路、第一整流二极管、第二整流二极管；所述滤波回路包括第一滤波电抗器、第二滤波电抗器、滤波电容、输出滤波器、熔断器及防反二极管。

[0013] 作为优选，所述Boost升压电路的第一绝缘栅双极型晶体管与第一放电电阻、所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对与第一吸收电阻以及所述逆变电路的所述第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对与第四绝缘栅双极型晶体管对设置在所述水冷基板的表面上；

[0014] 所述框架组件上还安装有支撑电容安装板，所述第一支撑电容通过所述支撑电容安装板与所述水冷基板靠近设置；

[0015] 作为优选，所述水冷基板安装有所述充电机功率单元的一侧设置有充电机驱动板及充电机顶板，所述充电机驱动板与所述充电机顶板沿背离所述水冷基板的方向安装在所述水冷基板上；

[0016] 其中，所述预充电电路的所述预充电电阻、所述稳压及放电电路的所述第二放电电阻、所述高频功率变换电路的所述第二二极管、所述第三二极管、所述第五绝缘栅双极型晶体管对、所述第六绝缘栅双极型晶体管对与所述高频变压器、所述整流回路的所述第一RC吸收电路、所述第二RC吸收电路、所述第一整流二极管与所述第二整流二极管以及所述滤波回路的所述防反二极管设置在所述水冷基板的表面上；

[0017] 所述稳压及放电电路的所述第二支撑电容、所述高频功率变换电路的所述第一吸收电容、所述第二吸收电容及所述隔直电容集成在所述充电机驱动板上；

[0018] 所述滤波回路的所述滤波电容、所述输出滤波器及所述熔断器集成在所述充电机顶板上。

[0019] 作为优选，所述辅助逆变器功率单元器件还包括辅助逆变器叠层母排，所述辅助逆变器叠层母排共有三层，依次为负极层、正极层及交流层，所述负极层、所述正极层及所述交流层之间相互绝缘；其中，所述负极层及所述正极层均为“L”型，所述过压吸收电路的第一绝缘栅双极型晶体管对、所述逆变电路的第二绝缘栅双极型晶体管对、第三绝缘栅双极型晶体管对及第四绝缘栅双极型晶体管对通过所述辅助逆变器叠层母排的所述负极层及所述正极层与所述Boost升压电路的第一支撑电容连接；所述交流层共有四路输出且所述四路输出之间互相绝缘，所述交流层的四路输出分别连接四根铜排，所述四根铜排分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管对、所述第二绝缘栅双极型晶体管对、所述第三绝缘栅双极型晶体管对及所述第四绝缘栅双极型晶体管对的中间接点。

[0020] 作为优选，所述预充电电路的所述主接触器及所述预充电接触器安装在所述框架组件上。

[0021] 作为优选，所述水冷板组件还包括水冷板进出水口，所述水冷板进出水口安装在所述水冷基板上。

[0022] 作为优选，还包括辅助逆变器驱动组件、充电机驱动组件以及安装在框架组件上的辅助逆变器控制单元组件和充电机控制单元组件，所述辅助逆变器驱动组件以及充电机驱动组件分别安装在所述水冷基板的两侧。

[0023] 作为优选，所述辅助逆变器控制单元组件与所述框架组件的一侧铰接。

[0024] 本发明的有益效果：本发明所提供的上述技术方案具有以下优点，

[0025] (1)为解决辅助系统难以实现轻量化设计的难题，本发明从三个关键环节综合考虑，从本质上实现了轻量化的目的。首先，拓扑结构上采用高频电路拓扑，代替传统的工频电路拓扑，取消了传统工频辅助系统较重的工频变压器，实现大幅度减重的目标；其次采用更高散热效率的水冷散热方式代替了传统的强迫风冷或者自然冷却的冷却方式，解决了多器件散热功耗大的问题；再次，采用了辅助逆变器功率单元与充电机功率单元集成化设计方式代替了传统的分散式设计，实现了小型化、集成化设计的目的。通过各环节的合理优化，最终实现了辅助电源系统轻量化设计的目的。

[0026] (2)本发明的所述辅助电源系统功率模块，所述辅助逆变器功率单元及所述充电机功率单元的电源统一由Boost升压电路输出的DC600V供电，简化了电路结构，提高了系统可靠性。

[0027] (3)本发明的所述辅助电源系统功率模块，所述充电机功率单元采用软开关技术，实现了电路中IGBT的零电压零电流开关，降低了IGBT的开关损耗，提高了充电机的转换效率。

[0028] (4)本发明的所述辅助电源系统功率模块，主体支撑结构为铝合金框架结构，水冷基板安装在铝合金框架上，其余所述安装板或支架均为铝合金材质，保证结构强度的同时减轻了模块重量。

[0029] (5)相对于传统的功率模块分体式结构，本发明采用了集成化设计方式，充分利用了水冷基板可两面布置以及高散热效率的优势，将所述辅助逆变器功率单元和所述充电机功率单元集成在了所述水冷基板的两侧，实现了将所述辅助逆变器功率模块和所述充电机功率模块集成在一个功率模块上的目的；同时所述辅助电源系统功率模块设置有尼龙滑轨和把手，同时尼龙滑轨起到了限制模块左右移动的作用，本结构便于安装和拆卸，具有结构紧凑、维护方便的特点。

[0030] (6)所述水冷基板的进出水口采用快速接头，避免了在模块安装、拆卸过程中，接头的插拔造成冷却液的泄漏。

[0031] (7)本发明的所述辅助电源系统功率模块采用了分层结构设计思路，以水冷基板为基础的沿背离所述水冷基板的方向还设置有所述充电机驱动板及所述充电机顶板共三层，根据器件的发热情况并按照电路结构在不同的层上合理的布置相应的电器件，对于发热较大的器件，如IGBT、电阻、二极管、变压器、电抗器等直接安装在水冷基板表面，所述充电机驱动板及所述充电机顶板上所安装的器件不发热或者发热程度比水冷基板上的功率器件低，该分层结构极大的提高了空间的利用率及实现高效散热，且进一步地实现了小型化、集成化设计的目的。

[0032] (8)所述辅助逆变器控制单元组件安装在模块框架的最外侧，便于柜门开启后直接观察控制单元状态；同时辅助控制单元组件与所述框架组件铰接设计为回转结构，可以在无需拆解组件的前提下，打开回转门即可对所述辅助电源系统功率模块内部器件进行观察和维护。

附图说明

[0033] 图1为辅助电源系统功率模块电路原理图；

[0034] 图2为辅助电源系统功率模块结构示意图；

[0035] 图3为辅助控制单元组件的回转安装结构示意图；

[0036] 图4为水冷基板安装有辅助逆变器功率单元一侧的安装结构示意图；

[0037] 图5为水冷基板安装有充电机功率单元一侧的安装结构示意图；

[0038] 图6为水冷基板安装有充电机功率单元一侧的又一安装结构示意图；

[0039] 图7为辅助逆变器驱动板组件的结构示意图；

[0040] 图8为充电机顶板的结构示意图；

[0041] 图中：1、框架组件；2、水冷板组件；3、辅助逆变器功率单元器件；31、辅助逆变器极管组件；32、第一放电电阻；33、第一吸收电阻；34、辅助逆变器IGBT组件；35、辅助逆变器叠层母排；36、支撑电容安装板；37、第一支撑电容；4、充电机功率单元器件；41、充电机驱动板；42、充电机顶板；43、充电机电阻组件；44、充电机吸收电阻；45；充电机吸收电容；46；高频变压器；47、整流二极管；48、滤波电抗器；491、输出滤波器；492、熔断器；493、滤波电容；5、辅助逆变器控制单元组件；6、充电机控制单元组件；7；辅助逆变器驱动组件；8、充电机驱动组件。

具体实施方式

[0042] 下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

[0043] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0044] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

[0045] 如图2所示，一种辅助电源系统功率模块，包括用于安装电气元件的框架组件1，在框架组件内可拆卸安装有用于冷却散热的水冷板组件2、辅助逆变器功率单元器件3及充电机功率单元器件4；所述水冷板组件2包括水冷基板，所述辅助逆变器功率单元器件3包括辅助逆变器功率单元，所述充电机功率单元器件4包括充电机功率单元；

[0046] 其中，所述在所述辅助逆变器功率单元及所述充电机功率单元安装于所述水冷基板的两侧，以便所述水冷基板将所述辅助逆变器功率单元和充电机功率单元产生的热量及时带走。

[0047] 如图1所示，所述辅助逆变器功率单元包括依次连接的Boost升压电路、过压吸收电路及逆变电路；所述充电机功率单元包括依次连接的预充电电路、稳压及放电电路、高频功率变换电路及整流滤波电路；其中，

[0048] 所述Boost升压电路，用于对波动电压进行升压和稳压(实现将电路前端的DCDC高频变换电路输出的波动电压进行升压和稳压)，其输出电压(Boost升压电路输出稳定的DC600V电压)作为所述逆变电路和充电机功率单元的电压输入；所述过压吸收电路，其用于吸收逆变电路产生的过电压，保护器件安全；所述逆变电路，用于提供三相脉动交流电压的输出；

[0049] 所述预充电电路，其由所述Boost升压电路直接提供输入电压,并实现所述稳压及放电电路中的支撑电容(第二支撑电容FC2)的限流充电；所述高频功率变换电路，其使得直流电压变换输出成方波电压；所述整流滤波回路，其用于将所述方波电压整流滤波成稳定的直流电压输出。

[0050] 如图1及图4至图6所示，所述Boost升压电路包括第一电抗器L1、第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1、第一二极管D1、第一放电电阻32(R1)及第一支撑电容37(FC1)，其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1与所述第一二极管D1串联后的电路分别与所述第一放电电阻32(R1)及所述第一支撑电容37(FC1)并联设置；所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对IGBT2与第一吸收电阻33(R2)；所述逆变电路包括第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4及第四绝缘栅双极型晶体管IGBT5对，其中，所述第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4及第四绝缘栅双极型晶体管对IGBT5并联设置；其中，本发明所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1与所述第一二极管D1统称为辅助逆变器极管组件31；所述第一绝缘栅双极型晶体管对IGBT2、第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4及第四绝缘栅双极型晶体管对IGBT5统称为辅助逆变器IGBT组件34。

[0051] 所述预充电电路包括主接触器KM1、预充电接触器KM2和预充电电阻R0，预充电电阻R0与预充电接触器KM2串联后的电路与主接触器KM1并联设置；所述稳压及放电电路包括第二放电电阻R3与第二支撑电容FC2，所述第二放电电阻R3与所述第二支撑电容FC2并联设置；在系统启动过程中首先闭合预充电接触器KM2，通过预充电电阻R0给第二支撑电容FC2充电，实现电容电压的稳定增加，充电结束后断开预充电接触器KM2，切断预充电电阻R0，同时闭合主接触器KM1，实现系统的正常工作，其中所述预充电电阻R0与所述第二放电电阻统称为充电机电阻组件43。

[0052] 所述高频功率变换电路包括第一吸收电容Ce1、第二吸收电容Ce2、第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT6、第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT7、第二二极管D2、第三二极管D3、隔直电容Cb及高频变压器46(TR1)，所述第一吸收电容Ce1与所述第二吸收电容Ce2分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT6的两个绝缘栅双极型晶体管并联，所述第二二极管D2及所述第三二极管D3分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT6及所述第六绝缘栅双极型晶体管对IGBT7连接，所述隔直电容Cb分别与所述第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT6的中间接点及所述高频变压器46(TR1)的原边接点连接，所述高频功率变换电路将输入的DC600V变换成110V方波电压，为进一步减少所述充电机功率单元的损耗，与传统的移相全桥电路相比，增加了第二二极管D2、第三二极管D3以及第一吸收电容Ce1、第二吸收电容Ce2，可很好的实现电路中IGBT的零电压、零电流开关，减少了IGBT的开通关断损耗。

[0053] 所述整流滤波电路包括整流回路及滤波回路，所述整流回路包括第一RC吸收电路(R4、C3)、第二RC吸收电路(R5、C4)、第一整流二极管VD1、第二整流二极管VD2；所述滤波回路包括第一滤波电抗器L2、第二滤波电抗器L3、滤波电容493(C5)、输出滤波器491(EMI1)、熔断器492(FU1)及防反二极管D4，所述整流滤波回路将前端电路输出的110V方波电压整流滤波成稳定的DC110V电压；其中，C3与C4统称为充电机吸收电容45；R4与R5统称为充电机吸收电阻44；所述第一整流二极管VD1与所述第二整流二极管VD2统称为整流二极管47；所述第一滤波电抗器L2与所述第二滤波电抗器L3统称为滤波电抗器48。

[0054] 进一步地，所述Boost升压电路的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1与第一放电电阻32(R1)、所述过压吸收电路包括第一绝缘栅双极型晶体管对IGBT2与第一吸收电阻33(R2)以及所述逆变电路的所述第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4与第四绝缘栅双极型晶体管对IGBT5设置在所述水冷基板的表面上；

[0055] 所述框架组件1上还安装有支撑电容安装板36，所述第一支撑电容37(FC1)通过所述支撑电容安装板36与所述水冷基板靠近设置；特别地，所述Boost升压电路还包括用于检测所述Boost升压电路输出电压的第一电压传感器TV1，所述第一电压传感器TV1安装在所述支撑电容安装板36上,所述Boost升压电路的输出端还设置有用于检测所述逆变电路输入电流的第一电流传感器TA1。

[0056] 如图5及图6所示，所述水冷基板安装有所述充电机功率单元的一侧设置有充电机驱动板41及充电机顶板42，所述充电机驱动板41与所述充电机顶板42沿背离所述水冷基板的方向安装在所述水冷基板上；

[0057] 进一步参见图4，所述辅助逆变器功率单元器件3还包括辅助逆变器叠层母排35，所述辅助逆变器叠层母排35共有三层，依次为负极层、正极层及交流层，所述负极层、所述正极层及所述交流层之间相互绝缘；其中，所述负极层及所述正极层均为“L”型，所述过压吸收电路的第一绝缘栅双极型晶体管对IGBT2、所述逆变电路的第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4及第四绝缘栅双极型晶体管对IGBT5通过所述辅助逆变器叠层母排35的所述负极层及所述正极层与所述Boost升压电路的第一支撑电容37(FC1)连接；所述交流层共有四路输出且所述四路输出之间互相绝缘，所述交流层的四路输出分别连接四根铜排，所述四根铜排分别连接所述第一绝缘栅双极型晶体管对IGBT2、所述第二绝缘栅双极型晶体管对IGBT3、所述第三绝缘栅双极型晶体管对IGBT4及所述第四绝缘栅双极型晶体管对IGBT5的中间接点，所述过压吸收电路及所述逆变电路共设置有四个电流传感器(CTO、CTU、CTV和CTW，其中CTU、CTV和CTW分别为检测UVW三相输出的电流传感器)，所述四个电流传感器套接所述四根铜排上。

[0058] 其中，所述预充电电路的所述预充电电阻R0、所述稳压及放电电路的所述第二放电电阻R3、所述高频功率变换电路的所述第二二极管D2、所述第三二极管D3、所述第五绝缘栅双极型晶体管对IGBT6、所述第六绝缘栅双极型晶体管对IGBT7与所述高频变压器46(TR1)、所述整流回路的所述第一RC吸收电路(R4、C3)、所述第二RC吸收电路(R5、C4)、所述第一整流二极管VD1与所述第二整流二极管VD2以及所述滤波回路的所述防反二极管D4设置在所述水冷基板的表面上；其中，所述预充电电路的所述主接触器KM1及所述预充电接触器KM2安装在所述框架组件1上。

[0059] 所述稳压及放电电路的所述第二支撑电容FC2、所述高频功率变换电路的所述第一吸收电容Ce1、所述第二吸收电容Ce2及所述隔直电容Cb集成在所述充电机驱动板41上；

[0060] 所述滤波回路的所述滤波电容493(C5)、所述输出滤波器491(EMI1)及所述熔断器492(FU1)集成在所述充电机顶板42上，特别地，对于所述充电机功率单元器件4的输出电路器件主要集成在了充电机顶板42组件，电路连接方便，走线简洁，布局合理。

[0061] 特别地，所述充电机功率单元还设置有用于检测所述充电机功率单元输入电压的第二电压传感器TV2、用于检测所述稳压及放电电路两端电压的第三电压传感器TV3以及用于检测预充电电路输出电流的第二电流传感器TA2,所述高频功率变换电路还设置有第三电流传感器TA3；所述滤波回路还设置有用于检测输出滤波电流的第四电流传感器TA4、用于检测输出滤波电压的第四电压传感器以及用于检测所述充电机功率单元输出电流的第五电流传感器；其中所述第二电压传感器TV2、所述第三电压传感器TV3、所述第二电流传感器TA2、所述第三电流传感器TA3及所述第四电压传感器TV4设置在所述充电机驱动板41上，所述第四电流传感器TA4及所述第五电流传感器TA5设置在所述充电机顶板42上。

[0062] 如图4所示，所述水冷板组件2还包括水冷板进出水口，所述水冷板进出水口安装在所述水冷基板上，水冷板进出水口采用快速插头，方便维护，拆卸模块只需插拔快速插头，无需放水。

[0063] 如图2及图7所示，还包括辅助逆变器驱动组件7、充电机驱动组件8以及安装在框架组件1上的辅助逆变器控制单元组件5和充电机控制单元组件6，所述辅助逆变器驱动组件7以及充电机驱动组件8分别安装在所述水冷基板的两侧，所述充电机驱动组件8集成在所述充电机驱动板41上，所述辅助逆变器驱动组件7设置在所述水冷基板安装有所述辅助逆变器功率单元的一侧，所述辅助逆变器驱动组件7包括4块IGBT驱动板，4块所述IGBT驱动板利用隔离柱实现上下两层叠排布置；其中，所述辅助逆变器控制单元组件5与所述框架组件1的一侧铰接，实现回转结构，无需拆解组件，只需打开回转门，即可方便维护内部器件。

[0064] 需要指出的是，本发明的所述第一至第六绝缘栅双极型晶体管对(IGBT2～IGBT7)均由两个绝缘栅双极型晶体管串联而成。

[0065] 对于本发明的上述具体实施例，需说明的是，本发明由于涉及到轨道车辆辅助电源系统的整体结构设计，牵涉的元器件较多，以上实施例未对其中某些元器件做具体结构/位置或者是功能的说明，但其均为现有技术中常见且可直接选购的通用元器件，亦或者是本领域技术人员容易理解或容易设计的辅助性非必要构件，本发明要解决的是散热、以及轻量化设计的技术问题，因此，难免涉及到诸多相应的元器件的引用，而上述部分实施例可能存在仅仅列出这些元器件名称却未详细说明或仅说明其大体所在位置(部件/组件上)，并不需要对其作更加深入具体的结构或位置的说明，其部分元器件的具体安装位置或结构在本发明技术核心基础上可以有多种，本领域技术人员可适应性选择或设计，所以在上述实施例中未加赘述。

[0066] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。