单元化变频器机芯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种单元化变频器机芯，其包括有一内部形成有若干安装位的柜体，于所述柜体的安装位上设置有电气连接的单元化设计的至少一整流模组、至少一逆变模组及至少一电容模组，或者设置有电气连接的单元化设计的至少二逆变模组及至少一电容模组。通过设计单元化的基础模组，选择不同数量的单元化基础模组而可组合成不同象限、不同功率段的变频器机芯，实现了变频器机芯的结构共用，大大减少了变频器生产企业的重复设计工作和库存备货成本。
【专利说明】单元化变频器机芯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变频器，尤其是指一种变频器机芯。
【背景技术】
[0002]在电力电子领域，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其应用比较广泛。现有的变频器可分为两象限变频器和四象限变频器二大类，两类变频器通常无法实现结构公用，即两象限变频器和四象限变频器的结构是不相同的，两者需要单独设计而无法彼此互用。此外，在现有技术中，同一象限而不同功率的变频器之间也无法实现结构共用，例如250kw变频器的结构件无法通用到400kw或630kw变频器上，反之亦然，各种不同功率的变频器需要分开单独设计。由于不同机种、不同功率的变频器均需单独设计，这不仅造成了设计工作的重复，也使得变频器生产企业的备货增多(特别是对于较大功率的变频器)，给企业造成了极大的成本压力。
[0003]故而，有需要对现有的变频器机芯进行改进，以达减小变频器生产企业的库存压力和重复的设计工作的目的。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种单元化变频器机芯，其可通过选择不同数量的单元化基础模组以配置成不同类型的变频器机芯。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案:一种单元化变频器机芯，包括有一内部形成有若干安装位的柜体，于所述柜体的安装位上设置有电气连接的至少一整流模组、至少一逆变模组及至少一电容模组，或者设置有电气连接的至少二逆变模组及至少一电容模组，其中，所述逆变模组包括有IGBT模块、用于驱动IGBT模块的驱动板、电源板以及控制板，其中，自所述IGBT模块的一端引出直流侧铜排，而自所述IGBT模块的相对于其直流侧铜排的另一端引出交流侧铜排，所述电源板和驱动板电气连接，所述控制板电气连接于所述驱动板，所述驱动板电气连接于所述IGBT模块，由此以形成一单元化的逆变模组；所述整流模组包括有整流桥、接触器和接触器电阻，其中，所述接触器用铜排串联连接于所述整流桥的直流侧，所述接触器电阻并联于所述接触器两端，所述整流桥的交流侧铜排设于所述整流桥的一侧处，而其直流侧铜排则设于所述整流桥的一端处，由此以形成一单元化的整流模组；述电容模组包括有电容模组外壳、收纳于所述电容模组外壳中的电容组及固定于所述电容模组外壳外侧面上的与所述电容组电气连接的均压电阻组，其中，自所述电容组引出的连接铜排位于所述电容模组外壳的一端处，由此以形成一单元化的电容模组。
[0006]上述单元化变频器机芯中，所述整流模组还包括有整流模组基板、吸收电容、检测接线端子、变压器、开关电源及阻容板，其中，所述整流桥设置于所述整流模组基板中央处，所述吸收电容与所述整流桥电气连接，所述整流桥上方处跨设有第一支架，所述检测接线端子设于所述第一支架的一端处，所述变压器、开关电源、接触器电阻、接触器和阻容板设置于所述第一支架的顶面处，所述变压器、开关电源和接触器顺次电气连接。
[0007]上述单元化变频器机芯中，所述逆变模组还包括有逆变模组基板、储能电容、吸收电容及电源接线端子，其中，所述IGBT模块设置于所述逆变模组基板中央处，所述储能电容设置于所述IGBT模块的一侧处并与所述IGBT模块电气连接，所述吸收电容设置于所述逆变模组基板上并与所述IGBT模块电气连接，所述IGBT模块上方设有承载板，所述驱动板、电源板和电源接线端子设置于所述承载板之上，所述逆变模组基板之上设置有跨设于所述承载板上方处的第二支架，所述控制板设置于所述第二支架顶面处，所述电源接线端子、电源板和驱动板顺次电气连接。
[0008]上述单元化变频器机芯中，所述电容模组外壳为长方体形状，由一底面板、一顶面板、一前侧板、一后侧板、一左端板及一右端板围成，其中，所述左端板和右端板上均形成有开口，所述顶面板上形成有多个以供于所述电容组置入所述电容模组外壳中的电容容置口，所述左端板处设有一其上形成有通风口的左支架板，所述右端板处设有一右支架板，所述右支架板上设置有一风扇，而于所述电容模组外壳中形成一闭合风道。
[0009]上述单元化变频器机芯中，所述柜体包括有一由一底板、一顶板、二侧板及一背板围成的正面开口的外壳，所述外壳内部设有一自所述背板中间处凸起而形成的安装凸台，自所述安装凸台的两侧各自向前延伸而形成有一安装板，于所述安装凸台的正面处、所述安装板的外侧面处以及所述底板位于所述安装凸台的正前方处均形成有安装位。
[0010]上述单元化变频器机芯中，所述第一支架之上还设置有一防雷板。
[0011]上述单元化变频器机芯中，所述开关电源通过一固定于所述第一支架之上的电源支架而设置于所述第一支架的顶面处。
[0012]上述单元化变频器机芯中，所述第一支架的顶面处竖向固定有一阻容板支架，所述阻容板固定于所述阻容板支架的侧面处。
[0013]上述单元化变频器机芯中，所述第二支架包括有二分设于所述逆变模组基板的近两端部处的支架侧板及一架设于二支架侧板上端部之间的支架顶板，所述控制板安装于所述支架顶板之上。
[0014]上述单元化变频器机芯中，二支架侧板的同一侧边处设置有一用于连接二支架侧板的连接板。
[0015]本实用新型的有益技术效果在于:通过设计单元化的基础模组，选择不同数量的单元化基础模组而可组合成不同象限、不同功率段的变频器机芯，实现了变频器机芯的结构共用，大大减少了变频器生产企业的重复设计工作和库存备货成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是250kw两象限变频器机芯的结构示意图。
[0017]图2是315kw/400kw/500kw两象限变频器机芯的结构示意图。
[0018]图3是630kw/710kw两象限变频器机芯的结构示意图。
[0019]图4是250kw四象限变频器机芯的结构示意图。
[0020]图5是400kw四象限变频器机芯的结构示意图。
[0021]图6是柜体的结构示意图。
[0022]图7至图10示出了整流模组的结构。[0023]图11至图14示出了逆变模组的结构。
[0024]图15至图19示出了电容模组的结构。
【具体实施方式】
[0025]为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型所要解决的技术问题、技术方案和有益技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。
[0026]本实用新型设定有三个基础模组，包括有整流模组、逆变模组和电容模组，通过选择不同数量的各种基础模组进行组合，以配置成不同类型(包括不同功率和不同机种)的变频器机芯。优选地，基础模组的初始功率为250kw，即由一整流模组、一逆变模组及一电容模组所构成的两象限变频器机芯的输出功率为250kw，藉由不同数量的基础模组以组合成250kw至710kw不同功率的两象限或四象限变频器机芯。
[0027]如图1至图5所示，本实用新型所公开的变频器机芯包括有一柜体10，于该柜体10中形成有若干安装位100，用于安装各种基础模组。其中，图1示出了一种250kw两象限变频器机芯，其由安装于该柜体10之中的一整流模组20、一逆变模组30及一电容模组40构成；图2示出了一种315kw/400kw/500kw两象限变频器机芯，其由安装于该柜体10之中的一整流模组20、二逆变模组30及二电容模组40构成；图3示出了一种630kw/710kw两象限变频器机芯，其由安装于该柜体10之中的一整流模组20、三逆变模组30及三电容模组40构成；图4示出了一种250kw四象限变频器机芯，其由安装于该柜体10之中的二逆变模组30及一电容模组40构成；图5示出了一种400kw四象限变频器机芯，其由安装于该柜体10之中的四逆变模组30及二电容模组40构成。关于各基础模组之间的电气连接，可采用现有技术进行，其中，对于两象限变频器机芯，该整流模组20的直流侧电气连接于该逆变模组30的直流侧，而该电容模组40则并联于该整流模组20的直流侧；对于四象限变频器机芯，其利用逆变模组30作为整流器件，故而，对于四象限变频器机芯而言，其包括有至少二逆变模组30而不包括整流模组20，将一逆变模组30的直流侧与另一逆变模组30的直流侧电气连接，而电容模组20则并联于逆变模组30的直流侧。
[0028]如图6所不，该柜体10包括有一由一底板101、一顶板102、二侧板103及一背板104围成的正面开口的外壳105，该外壳105内部设有一自该背板104中间处凸起而形成的安装凸台106，自该安装凸台106的两侧各自向前延伸而形成有一安装板107。如此，于该安装凸台106的正面处、二安装板103的外侧面处以及该底板101位于该安装凸台106的正前方处均形成有用于安装基础模组的安装位100。而该安装凸台106的两侧面与相应的侧板103之间则各自形成容置腔108，用于安装电抗器等其他零部件。
[0029]参阅图7至图10，以对本实用新型一些实施例中的整流模组20的结构进行说明。在这些实施例中，该整流模组20包括有整流模组基板200、设置于该整流模组基板200中央处的整流桥201、设置于该整流模组基板200上且电气连接于该整流桥201的吸收电容202、跨设于该整流桥201上方处的第一支架203、设于该第一支架203 —端处的检测接线端子204、设置于该第一支架203顶面处的变压器205、设置于该第一支架203顶面处的开关电源206、设于该第一支架203顶面处的接触器电阻207、设置于该第一支架203顶面处的接触器208及设置于该第一支架203顶面处的用于降低du/dt (电压变化率)的阻容板209，其中，该整流桥201的交流侧铜排210设于该整流桥201的一侧处，而其直流侧铜排211则设于该整流桥201的相对于该检测接线端子204的一端处，该接触器208使用铜排串联连接于该整流桥201的直流侧，该变压器205、开关电源206和接触器208顺次电气连接，而接触器电阻207则并联于该接触器208两端，由此以形成一单元化的整流模组20。本领域技术人员可以理解地，在本实用新型的其他实施例中，也可对整流模组20的结构加以变化，而不限定于如附图所示的结构。
[0030]优选地，于该第一支架203之上还设置有一防雷板212，以起到保护整流模组20的作用。
[0031]在附图所示的实施例中，该开关电源206通过一固定于该第一支架203之上的电源支架213而设置于该第一支架203的顶面处。请参阅附图，在该第一支架203的顶面处竖向固定有一阻容板支架214，该阻容板209固定于该阻容板支架214的侧面处而实现其设置。
[0032]参阅图11至图14，以对本实用新型一些实施例中的逆变模组30的结构进行说明。在这些实施例中，该逆变模组30包括有逆变模组基板300、设置于该逆变模组基板300中央处的IGBT模块301、设置于该IGBT模块301 —侧处的与该IGBT模块301电气连接的储能电容303、设置于该逆变模组基板300上的与该IGBT模块301电气连接的用于吸收IGBT杂散电感的吸收电容304、设置该IGBT模块301上方处的承载板305、设置于该承载板305之上的与该IGBT模块301电气连接的驱动板306、设置于该承载板305之上的电源板307、设置于该承载板305之上的电源接线端子308、设置于该逆变模组基板300之上且跨设于该承载板305上方处的第二支架309及设置于该第二支架309顶面处的控制板310，其中，该IGBT模块301的直流侧铜排311自该IGBT模块301的一端引出，而其交流侧铜排312则自该IGBT模块301的相对于其直流侧铜排311的另一端引出，该电源接线端子308、电源板307和驱动板306电气连接，该控制板310电气连接于该主驱动板306，由此以形成一单元化的逆变模组30。本领域技术人员可以理解地，在本实用新型的其他实施例中，也可对逆变模组30的结构加以变化，而不限定于如附图所示的结构。
[0033]优选地，当所述变频器的电压等级较高时，可在IGBT模块301处设置门极驱动板，所述门极驱动板连接于驱动板306和IGBT模块301之间，以更好地驱动和保护IGBT模块。
[0034]如附图所示，在此实施例中，该第二支架309包括有二分设于该逆变模组基板300的近两端部处的支架侧板3090及一架设于二支架侧板3090上端部之间的支架顶板3091，该控制板310安装于该支架顶板3091之上。优选地，于二支架侧板3090的同一侧边处设置有一用于连接二支架侧板3090的连接板3092，藉由以加强该第二支架309的结构强度。
[0035]参阅图15至图19，以对本实用新型一些实施例中的电容模组40的结构进行说明。在这些实施例中，该电容模组40包括有电容模组外壳400、收纳于该电容模组外壳400中的电容组401及固定于该电容模组外壳400外侧面上的与该电容组401电气连接的均压电阻组402，其中，自该电容组401引出的连接铜排403位于该电容模组外壳400的一端处，由此以形成一单元化的电容模组40。将变频器机芯的电容模组40设计为单元化的外置式部件，具有如下之优点:1、互换性好，安装灵活，可以视系统情况来决定其安装位置；2、能够实现对于电容模组40的快速维护，大大缩短维护时间，提高维护效率；3、可扩展性强，可以通过增减模组内部电容的数量或者模组的数量以满足不同系统的差异化需求。
[0036]本实用新型将用以储能和滤波的电容分为至少两部分，一部分为设置于逆变模块中的储能电容303，一部分为模块化设计的电容模组40 ;所述储能电容303为薄膜电容、电容模组40中的电容为电解电容；薄膜电容虽然使用寿命长但是容量小，不利于功率的提升；电解电容虽然容量大但是寿命短，需要不断更换。将储能电容303直接嵌设于逆变模组30中，通过电容模组40扩容，这样就解决了上述的缺陷，而且电容模组40中电容的更换也比较方便。
[0037]在附图所示的实施例中，该电容模组外壳400设计为长方体形状，由一底面板4000、一顶面板4001、一前侧板4002、一后侧板4003、一左端板4004及一右端板4005围成，其中，该左端板4004和右端板4005上均形成有开口，该顶面板4001上形成有多个以供于电容组401置入该电容模组外壳400中的电容容置口 4006，该左端板4004处设有一其上形成有通风口 4007的左支架板4008，该右端板4005处设有一右支架板4009，该右支架板4009上设置有一风扇404，从而于该电容模组外壳400中形成一闭合风道，以助于电容组401的散热。
[0038]优选地，该电容组401的每一电容各自通过一电容卡扣405而安装于该电容模组外壳400,如此,可保证该电容组401的稳固设置。
[0039]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种单元化变频器机芯，其特征在于:所述单元化变频器机芯包括有一内部形成有若干安装位的柜体，于所述柜体的安装位上设置有电气连接的至少一整流模组、至少一逆变模组及至少一电容模组，或者设置有电气连接的至少二逆变模组及至少一电容模组，其中， 所述逆变模组包括有IGBT模块、用于驱动IGBT模块的驱动板、电源板以及控制板，其中，自所述IGBT模块的一端引出直流侧铜排，而自所述IGBT模块的相对于其直流侧铜排的另一端引出交流侧铜排，所述电源板和驱动板电气连接，所述控制板电气连接于所述驱动板，所述驱动板电气连接于所述IGBT模块，由此以形成一单元化的逆变模组； 所述整流模组包括有整流桥、接触器和接触器电阻，其中，所述接触器用铜排串联连接于所述整流桥的直流侧，所述接触器电阻并联于所述接触器两端，所述整流桥的交流侧铜排设于所述整流桥的一侧处，而其直流侧铜排则设于所述整流桥的一端处，由此以形成一单元化的整流模组； 所述电容模组包括有电容模组外壳、收纳于所述电容模组外壳中的电容组及固定于所述电容模组外壳外侧面上的与所述电容组电气连接的均压电阻组，其中，自所述电容组引出的连接铜排位于所述电容模组外壳的一端处，由此以形成一单元化的电容模组。
2.如权利要求1所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述整流模组还包括有整流模组基板、吸收电容、检测接线端子、变压器、开关电源及阻容板，其中，所述整流桥设置于所述整流模组基板中央处，所述吸收电容与所述整流桥电气连接，所述整流桥上方处跨设有第一支架，所述检测接线端子设于所述第一支架的一端处，所述变压器、开关电源、接触器电阻、接触器和阻容 板设置于所述第一支架的顶面处，所述变压器、开关电源和接触器顺次电气连接。
3.如权利要求1所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述逆变模组还包括有逆变模组基板、储能电容、吸收电容及电源接线端子，其中，所述IGBT模块设置于所述逆变模组基板中央处，所述储能电容设置于所述IGBT模块的一侧处并与所述IGBT模块电气连接，所述吸收电容设置于所述逆变模组基板上并与所述IGBT模块电气连接，所述IGBT模块上方设有承载板，所述驱动板、电源板和电源接线端子设置于所述承载板之上，所述逆变模组基板之上设置有跨设于所述承载板上方处的第二支架，所述控制板设置于所述第二支架顶面处，所述电源接线端子、电源板和驱动板顺次电气连接。
4.如权利要求1或2或3所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述电容模组外壳为长方体形状，由一底面板、一顶面板、一前侧板、一后侧板、一左端板及一右端板围成，其中，所述左端板和右端板上均形成有开口，所述顶面板上形成有多个以供于所述电容组置入所述电容模组外壳中的电容容置口，所述左端板处设有一其上形成有通风口的左支架板，所述右端板处设有一右支架板，所述右支架板上设置有一风扇，而于所述电容模组外壳中形成一闭合风道。
5.如权利要求1或2或3所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述柜体包括有一由一底板、一顶板、二侧板及一背板围成的正面开口的外壳，所述外壳内部设有一自所述背板中间处凸起而形成的安装凸台，自所述安装凸台的两侧各自向前延伸而形成有一安装板，于所述安装凸台的正面处、所述安装板的外侧面处以及所述底板位于所述安装凸台的正前方处均形成有安装位。
6.如权利要求2所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述第一支架之上还设置有一防雷板。
7.如权利要求2所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述开关电源通过一固定于所述第一支架之上的电源支架而设置于所述第一支架的顶面处。
8.如权利要求2所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述第一支架的顶面处竖向固定有一阻容板支架，所述阻容板固定于所述阻容板支架的侧面处。
9.如权利要求3所述的单元化变频器机芯，其特征在于:所述第二支架包括有二分设于所述逆变模组基板的近两端部处的支架侧板及一架设于二支架侧板上端部之间的支架顶板，所述控制板安装于所述支架顶板之上。
10.如权利要求9所述的单元化变频器机芯，其特征在于:二支架侧板的同一侧边处设置有一用于连接二支架侧板的连接板。
【文档编号】H02M1/00GK203708082SQ201320892321
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】曾艳君 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司