变频一体式电机的驱动系统及变频一体式电的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种变频一体式电机的驱动系统及变频一体式电机，其中，变频一体式电机的驱动系统的驱动板上设置有与上桥集电极端子吻合的第一开孔、与上桥门极端子吻合的第二开孔、与上桥发射极端子吻合的第三开孔、与下桥集电极端子吻合的第四开孔、与下桥门极端子吻合的第五开孔和与下桥发射极端子吻合的第六开孔；上桥集电极端子与第一开孔压接连接，上桥门极端子与第二开孔压接连接，上桥发射极端子与第三开孔压接连接，下桥集电极端子与第四开孔压接连接，下桥门极端子与第五开孔压接连接，下桥发射极端子与第六开孔压接连接。本实用新型提高了驱动板与IGBT模块连接的牢固性，降低了IGBT模块误动作的发生概率。
【专利说明】变频一体式电机的驱动系统及变频一体式电机
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力电子控制【技术领域】，特别涉及一种变频一体式电机的驱动系统及变频一体式电机。
【背景技术】
[0002]目前变频一体式电机(即多相变频器集成在多相电机上所组成的整体)中的驱动板多通过排线或双绞线与IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)模块进行电连接。但是驱动板上引出排线或双绞线的接口和IGBT模块上连接排线或双绞线的接口在振动环境下易松脱，从而导致故障发生。且驱动板与IGBT模块采用排线或双绞线进行电连接，很容易产生电磁干扰，引起IGBT模块误动作。
实用新型内容
[0003]为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种变频一体式电机的驱动系统及变频一体式电机，以达到提高驱动板与IGBT模块连接的牢固性，降低IGBT模块误动作的发生概率的目的，技术方案如下:
[0004]一种变频一体式电机的驱动系统，包括驱动板、IGBT模块和上级控制系统，所述驱动板包括半桥转换电路、IGBT模块驱动部分和电源回路，所述IGBT模块包括上桥集电极端子、上桥门极端子、上桥发射极端子、下桥集电极端子、下桥门极端子和下桥发射极端子，所述驱动板上设置有与所述上桥集电极端子吻合的第一开孔、与所述上桥门极端子吻合的第二开孔、与所述上桥发射极端子吻合的第三开孔、与所述下桥集电极端子吻合的第四开孔、与所述下桥门极端子吻合的第五开孔和与所述下桥发射极端子吻合的第六开孔；
[0005]所述上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接。
[0006]优选的，所述半桥转换电路和所述电源回路设置在子电路板上；
[0007]所述子电路板的通信接口和所述IGBT模块驱动部分的通信接口焊接连接，所述半桥转换电路与所述子电路板的通信接口相连。
[0008]优选的，所述子电路板还包括:光电转换电路、光纤发送接口和光纤接收接口，其中:
[0009]所述光电转换电路的第一端分别与所述光纤发送接口和所述光纤接收接口相连；
[0010]所述光电转换电路的第二端与所述半桥转换电路相连。
[0011]优选的，所述子电路板还包括:
[0012]温度检测电路；
[0013]其中，所述温度检测电路与所述IGBT模块的热敏电阻相连。
[0014]优选的，所述子电路板还包括:
[0015]IGBT模块故障反馈电路。
[0016]优选的，所述IGBT模块故障反馈电路与所述温度检测电路相连。
[0017]优选的，所述IGBT模块故障反馈电路与所述子电路板的通信接口相连。
[0018]优选的，所述上桥集电极端子通过螺丝与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子通过螺丝与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子通过螺丝与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子通过螺丝与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子通过螺丝与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子通过螺丝与所述第六开孔压接连接。
[0019]优选的，所述上级控制系统分别与所述光纤发送接口和所述光纤接收接口相连。
[0020]一种变频一体式电机，包括如上述任意一项所述的变频一体式电机的驱动系统。
[0021]与现有技术相比，本申请的有益效果为:
[0022]在本申请中，提供的变频一体式电机的驱动系统的驱动板设置有与所述上桥集电极端子吻合的第一开孔、与所述上桥门极端子吻合的第二开孔、与所述上桥发射极端子吻合的第三开孔、与所述下桥集电极端子吻合的第四开孔、与所述下桥门极端子吻合的第五开孔和与所述下桥发射极端子吻合的第六开孔。
[0023]所述上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接，实现了驱动板与IGBT模块的压接连接，提高了驱动板与IGBT模块连接的牢固性，在振动环境下不易松脱，降低了故障发生率。
[0024]且驱动板与IGBT模块压接连接，不易产生电磁干扰，不易引起IGBT模块误动作，从而降低了 IGBT模块误动作的发生概率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本申请提供的变频一体式电机的驱动系统的一种逻辑结构示意图；
[0027]图2是本申请提供的驱动板和IGBT模块连接的一种结构示意图；
[0028]图3是本申请提供的驱动板的一种结构示意图；
[0029]图4是本申请提供的变频一体式电机的驱动系统的另一种逻辑结构示意图；
[0030]图5是本申请提供的变频一体式电机的驱动系统的再一种逻辑结构示意图；
[0031]图6是本申请提供的变频一体式电机的驱动系统的再一种逻辑结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]本方案提供一种变频一体式电机的驱动系统，请参见图1至图5，变频一体式电机的驱动系统包括:驱动板11、IGBT模块12和上级控制系统13。
[0034]驱动板11包括半桥转换电路111、IGBT模块驱动部分112和电源回路113。
[0035]IGBT模块12包括上桥集电极端子、上桥门极端子、上桥发射极端子、下桥集电极端子、下桥门极端子和下桥发射极端子。
[0036]一个IGBT模块12包括两个桥臂即两个IGBT。两个桥臂分为上桥臂和下桥臂，上桥臂包括上桥集电极端子、上桥门极端子、上桥发射极端子，下桥臂包括下桥集电极端子、下桥门极端子和下桥发射极端子。
[0037]上级控制系统13的功能与现有技术中变频一体式电机的上级控制系统的功能相同，具体为输出相应的脉宽调制信号至驱动板，以及对驱动板采集的信号进行计算，实现对变频一体式电机的保护。
[0038]驱动板11包括的半桥转换电路111、IGBT模块驱动部分112和电源回路113与现有技术中的驱动板相同，IGBT模块12包括的上桥集电极端子、上桥门极端子、上桥发射极端子、下桥集电极端子、下桥门极端子和下桥发射极端子与现有技术中的IGBT模块相同，不同的是，本方案提供的驱动板11设置有与IGBT模块12的上桥集电极端子吻合的第一开孔、与IGBT模块12的上桥门极端子吻合的第二开孔、与IGBT模块12的上桥发射极端子吻合的第三开孔、与IGBT模块12的下桥集电极端子吻合的第四开孔、与IGBT模块12的下桥门极端子吻合的第五开孔和与IGBT模块12的下桥发射极端子吻合的第六开孔。
[0039]在本方案中，IGBT模块12的上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，IGBT模块12的上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，IGBT模块12的上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，IGBT模块12的下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，IGBT模块12的下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，IGBT模块12的下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接。
[0040]在本方案中，IGBT模块12的上桥集电极端子通过螺丝与所述第一开孔压接连接，IGBT模块12的上桥门极端子通过螺丝与所述第二开孔压接连接，IGBT模块12的上桥发射极端子通过螺丝与所述第三开孔压接连接，IGBT模块12的下桥集电极端子通过螺丝与所述第四开孔压接连接，IGBT模块12的下桥门极端子通过螺丝与所述第五开孔压接连接，IGBT模块12的下桥发射极端子通过螺丝与所述第六开孔压接连接，如图2所示。需要说明的是，图2仅示出了其中一个螺丝，实现IGBT模块12的某个端子与相应的开孔之间的压接连接，其他端子和相应的开孔之间的压接连接如图2所示的螺丝实现。
[0041]IGBT模块12的上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，IGBT模块12的上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，IGBT模块12的上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，IGBT模块12的下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，IGBT模块12的下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，IGBT模块12的下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接即完成了 IGBT模块12与驱动板的压接连接。
[0042]在本申请中，提供的变频一体式电机的驱动系统的驱动板设置有与所述上桥集电极端子吻合的第一开孔、与所述上桥门极端子吻合的第二开孔、与所述上桥发射极端子吻合的第三开孔、与所述下桥集电极端子吻合的第四开孔、与所述下桥门极端子吻合的第五开孔和与所述下桥发射极端子吻合的第六开孔。
[0043]所述上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接，实现了驱动板与IGBT模块的压接连接，提高了驱动板与IGBT模块连接的牢固性，在振动环境下不易松脱，降低了故障发生率。
[0044]且驱动板与IGBT模块压接连接，不易产生电磁干扰，不易引起IGBT模块误动作，从而降低了 IGBT模块误动作的发生概率。
[0045]需要说明的是，变频一体式电机包括多个驱动板11，且任意一个驱动板11可能需要与多个IGBT模块12相连，在任意一个驱动板11需要与多个IGBT模块12相连时，该驱动板11只需要设置与各个IGBT模块12对应的开孔，实现与各个IGBT模块12的压接连接即可。例如，变频一体式电机的第一驱动板包括两个半桥转换电路、两个IGBT模块驱动部分和一个电源回路，第一驱动板需要与两个IGBT模块12即四个IGBT相连，四个IGBT分别为第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT，则第一驱动板上需要设置有与第一 IGBT的集电极端子吻合的第一开孔、与第一 IGBT的门极端子吻合的第二开孔、与第一 IGBT的发射极端子吻合的第三开孔、，与第二 IGBT的集电极端子吻合的第四开孔、与第二 IGBT的门极端子吻合的第五开孔和与第二 IGBT的发射极端子吻合的第六开孔，以实现第一驱动板与第一个IGBT模块的压接连接；
[0046]第一驱动板上需要设置有与第三IGBT的集电极端子吻合的第一开孔、与第三IGBT的门极端子吻合的第二开孔、与第三IGBT的发射极端子吻合的第三开孔、与第四IGBT的集电极端子吻合的第四开孔、与第四IGBT的门极端子吻合的第五开孔和与第四IGBT的发射极端子吻合的第六开孔，以实现第一驱动板与第二个IGBT模块的压接连接；
[0047]在本方案中，对驱动板11本身进行了改进，改进后的驱动板11包括子电路板114和IGBT模块驱动部分112。其中，所述半桥转换电路111和所述电源回路113设置在子电路板114上，所述子电路板114的通信接口和所述IGBT模块驱动部分的通信接口 112焊接连接，所述半桥转换电路111与所述子电路板114的通信接口相连，如图3所示。
[0048]子电路板114的通信接口和所述IGBT模块驱动部分112的通信接口焊接连接，相比于通过排线将子电路板114的通信接口和IGBT模块驱动部分112的通信接口连接，提高了子电路板114和IGBT模块驱动部分112连接的牢固性，使得驱动板11中的内部连接接口在振动环境下不易松脱，降低了驱动板11内部连接接触不良的发生概率。
[0049]在本方案中，所述子电路板114还可以包括:光纤发送接口 31、光纤接收接口 32和光电转换电路33，如图4所示:
[0050]所述光电转换电路33的第一端分别与所述光纤发送接口 31和所述光纤接收接口32相连。
[0051]所述光电转换电路33的第二端与所述半桥转换电路111相连。
[0052]光电转换电路33用于将光纤接收接口 32输出的光信号转换为电信号，发送至半桥转换电路111，及将半桥转换电路111转发的电信号转换为光信号，通过光纤发送接口 31输出。
[0053]所述光纤发送接口 31和所述光纤接收接口 32均与所述上级控制系统13连接，实现驱动板11与上级控制系统13之间的光纤通信。在子电路板114上增加光纤发送接口31、光纤接收接口 32和光电转换电路33，实现驱动板11的光纤通信，采用光纤通信使上级控制系统13发送的驱动信号避免了电磁辐射影响。且采用光纤发送接口 31和光纤接收接口 32实现光纤连接，不易因虚接引起故障。
[0054]在本方案中，所述子电路板114还可以包括温度检测电路41，所述温度检测电路41与IGBT模块12的热敏电阻相连。IGBT模块12的热敏电阻作为温度采样信号，温度检测电路41对温度采样信号进行检测，并将检测结果反馈至所述上级控制系统13。
[0055]子电路板114在包括温度检测电路41的基础上，还包括:IGBT模块故障反馈电路42,如图5所示。
[0056]IGBT模块故障反馈电路42与温度检测电路41相连，用于将温度检测电路41的检测信号反馈至半桥转换电路111，然后由半桥转换电路111发送至光电转换电路33，经光电转换电路33将检测信号转换为光信号后，通过光纤发送接口 31发送至所述上级控制系统13。
[0057]IGBT模块故障反馈电路42还可以与所述子电路板114的通信接口相连。具体的，IGBT模块故障反馈电路42通过子电路板114的通信接口接收IGBT模块驱动部分112发送的故障信号，并将IGBT模块驱动部分112发送的故障信号反馈至半桥转换电路111，然后由半桥转换电路111发送至光电转换电路33，经光电转换电路33将IGBT模块12发送的故障信号转换为光信号后，通过光纤发送接口发送至所述上级控制系统13。
[0058]IGBT模块驱动部分112发送的故障信号具体为IGBT模块12的短路故障信号。IGBT模块驱动部分112实时检测IGBT模块的饱和压降，当IGBT模块发生短路时会封锁输出，同时发出短路故障信号，发送至IGBT模块故障反馈电路42。
[0059]在本方案中，电源回路113输出15V工作电压，保证驱动板11能够正常工作。
[0060]本方案中的变频一体式电机中若每个逆变单元包括两个IGBT模块12，则驱动板11包括一个子电路板114和两个IGBT模块驱动部分112，该子电路板114具体包括2个光电转换电路，2个光纤发送接口、2个光纤接收接口、2个半桥转换电路、2个温度检测电路、2个IGBT模块故障反馈电路,如图5所2个光电转换电路分别为第一光电转换电路511和第二光电转换电路512，2个光纤发送接口分别为第一光纤发送接口 521和第二光纤发送接口 522，2个光纤接收接口分别为第一光纤接收接口 531和第二光纤接收接口 532，2个半桥转换电路分别为第一半桥转换电路541和第二半桥转换电路542，2个温度检测电路分别为第一温度检测电路551和第二温度检测电路552，2个IGBT故障反馈电路分别为第一 IGBT故障反馈电路561和第二 IGBT故障反馈电路562，两个IGBT模块驱动部分112分别为第一IGBT模块驱动部分571和第二 IGBT模块驱动部分572，四个IGBT分别为第五IGBT581、第六 IGBT582、第七 IGBT583 和第八 IGBT584。
[0061]若每个逆变单元包括四个IGBT,每个逆变单元相应的有一个驱动板11,每个逆变单元对应的驱动板11需要四个光纤接口，两个光纤发送接口，两个光纤接收接口。由于变频一体式电机的变频器逆变部分由m个逆变单元，因此共需要m个驱动板，相应的需要4m个光纤接口，m为大于I的整数。任意一个逆变单元对应的变频一体式电机的驱动系统如图6所示。
[0062]参见图6，现对本方案提供的变频一体式电机的具体工作方式进行说明。上级控制系统13输出第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一光纤接收接口 531接收第一脉宽调制信号，第二光纤接收接口 532接收第二脉宽调制信号，第一光电转换电路511将第一光纤接收接口 531接收的第一脉宽调制信号转换为第三脉宽调制信号，第二光电转换电路512将第二光纤接收接口 532接收的第二脉宽调制信号转换为第四脉宽调制信号，第一半桥转换电路541将第三脉宽调制信号转换为两路互补的脉宽调制信号，分别为第五脉宽调制信号和第六脉宽调制信号，将第五脉宽调制信号和第六脉宽调制信号输出至第一 IGBT模块驱动部分571，由第一 IGBT模块驱动部分571对第五脉宽调制信号和第六脉宽调制信号进行处理，输出相应的信号驱动第五IGBT581和第六IGBT582，第二半桥转换电路542将第四脉宽调制信号转换为两路互补的脉宽调制信号，分别为第七脉宽调制信号和第八脉宽调制信号，将第七脉宽调制信号和第八脉宽调制信号输出至第二 IGBT模块驱动部分572，由第二 IGBT模块驱动部分572对第七脉宽调制信号和第八脉宽调制信号进行处理，输出相应的信号驱动第七IGBT583和第八IGBT584。
[0063]其中，第一脉宽调制信号经第一光纤接收接口 531输出后为光信号，第二脉宽调制信号经第二光纤接收接口 532输出后为光信号，因此需要第一光电转换电路511将光格式的第一脉宽调制信号转换为电信号，需要第二光电转换电路512将光格式的第二脉宽调制信号转换为电信号。
[0064]第一温度检测电路551用于分别检测第一 IGBT和第二 IGBT的温度，并将检测结果对应的信号发送至第一 IGBT模块故障反馈电路561，由第一 IGBT模块故障反馈电路561反馈至第一半桥转换电路541,再由第一半桥转换电路541转发至第一光电转换电路511,由第一光电转换电路511将检测结果对应的信号转换为光信号，通过第一光纤发送接口521输出至上级控制系统13。
[0065]第二温度检测电路552用于分别检测第三IGBT和第四IGBT的温度，并将检测结果对应的信号发送至第二 IGBT模块故障反馈电路562，由第二 IGBT模块故障反馈电路562反馈至第二半桥转换电路542，再由第二半桥转换电路542转发至第二光电转换电路512，由第二光电转换电路512将检测结果对应的信号转换为光信号，通过第二光纤发送接口522输出至上级控制系统13。
[0066]本方案还提供一种变频一体式电机，本方案提供的变频一体式电机具体包括上述所述的变频一体式电机的驱动系统。
[0067]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0068]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
【权利要求】
1.一种变频一体式电机的驱动系统，包括驱动板、IGBT模块和上级控制系统，所述驱动板包括半桥转换电路、IGBT模块驱动部分和电源回路，所述IGBT模块包括上桥集电极端子、上桥门极端子、上桥发射极端子、下桥集电极端子、下桥门极端子和下桥发射极端子，其特征在于: 所述驱动板上设置有与所述上桥集电极端子吻合的第一开孔、与所述上桥门极端子吻合的第二开孔、与所述上桥发射极端子吻合的第三开孔、与所述下桥集电极端子吻合的第四开孔、与所述下桥门极端子吻合的第五开孔和与所述下桥发射极端子吻合的第六开孔； 所述上桥集电极端子与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子与所述第六开孔压接连接。
2.根据权利要求1所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述半桥转换电路和所述电源回路设置在子电路板上； 所述子电路板的通信接口和所述IGBT模块驱动部分的通信接口焊接连接，所述半桥转换电路与所述子电路板的通信接口相连。
3.根据权利要求2所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述子电路板还包括:光电转换电路、光纤发送接口和光纤接收接口，其中: 所述光电转换电路的第一端分别与所述光纤发送接口和所述光纤接收接口相连； 所述光电转换电路的第二端与所述半桥转换电路相连。
4.根据权利要求3所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述子电路板还包括: 温度检测电路； 其中，所述温度检测电路与所述IGBT模块的热敏电阻相连。
5.根据权利要求4所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述子电路板还包括: IGBT模块故障反馈电路。
6.根据权利要求5所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述IGBT模块故障反馈电路与所述温度检测电路相连。
7.根据权利要求5所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述IGBT模块故障反馈电路与所述子电路板的通信接口相连。
8.根据权利要求1所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述上桥集电极端子通过螺丝与所述第一开孔压接连接，所述上桥门极端子通过螺丝与所述第二开孔压接连接，所述上桥发射极端子通过螺丝与所述第三开孔压接连接，所述下桥集电极端子通过螺丝与所述第四开孔压接连接，所述下桥门极端子通过螺丝与所述第五开孔压接连接，所述下桥发射极端子通过螺丝与所述第六开孔压接连接。
9.根据权利要求3所述的变频一体式电机的驱动系统，其特征在于，所述上级控制系统分别与所述光纤发送接口和所述光纤接收接口相连。
10.一种变频一体式电机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的变频一体式电机的驱动系统。
【文档编号】H02P27/04GK204156776SQ201420643460
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】张明, 相龙阳, 杨杰, 朱乃鹏, 王金泉, 谭光韧, 刘孟芸, 苑令华, 边茂洲, 郭冠楠 申请人:兖州东方机电有限公司