用于电力转换电路的整流器模块的制作方法
【专利说明】用于电力转换电路的整流器模块
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是于2012年7月27日提交的题为“用于电力转换电路的整流器模块”的美国临时申请号61/676，585的非临时美国专利申请，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明总体上涉及电力转换领域，并且更具体地涉及在例如焊接系统、等离子切割机等电力电子设备中使用的电力转换电路。
[0004]工业中使用的许多电力电子机械采用电路将电力从一种可用形式转换成另一种可用形式。例如，焊接及等离子切割系统一般从例如电力网或发动机型发电机的源接收交流(AC)电。电力通常经由整流器转换成直流(DC)电，然后分配到直流总线上以到达进一步的电力转换电路。该进一步的电力转换电路可以包括逆变器、降压变换器、升压变换器或它们的各种组合，它们一般将电力转换成用于负载的不同的直流电形式或交流电。在焊机和等离子切割机的情况中，根据所使用的工艺，输出电力可以是直流电或交流电。一些系统能为所选择的工艺输出交流电和直流电两者，从而增加它们的实用性和多功能性。
[0005]在采用整流器的系统中，在适当地封装整流器构件方面存在挑战。在汽车应用中，例如，交流发电机产生交流电，该交流电通过集成在交流发电机本身中的二极管模块转换成直流电。在工业设备中，通常利用面装或引线框封装。然而，这些布置并非总是适于某些类型的设备。此外，这些布置可要求针对发电构件、电路封装等的特定设计，这可能增加组装所需的附加成本和时间。另外，这些设计中的某些设计对于给定的应用不够鲁棒，特别是对于可动设备，该可动设备因此受到环境影响或者可能受到振动，例如发动机型发电机应用。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种设计成响应于这些需求的交流波形整流器设计的新方法。根据某些实施例，一种用于电力转换电路的整流器模块包括传导壳体，该传导壳体具有多个凹部，所述传导壳体配置成在工作中处于交流输入电位。至少一个高侧二极管和至少一个低侧二极管设置在所述凹部中，并且在操作中通过传导壳体接收输入电力并且输出整流电力。
[0007]根据其他方面，本发明提供了一种电力转换电路，该电力转换电路包括支承电力转换电路的非传导支承结构。提供至少一个整流器模块，所述整流器模块包括具有多个凹部的传导壳体。所述传导壳体配置成在工作中处于交流输入电位。至少一个高侧二极管和至少一个低侧二极管设置在凹部中，并且在操作中通过传导壳体接收输入电力并且输出整流电力。
[0008]本发明还提供了一种用于整流器模块的壳体，所述整流器模块包括具有用于接收二极管的多个凹部的传导壳体。所述传导壳体配置成在工作中处于交流输入电位，并且经由凹部的内表面将输入电力传送到二极管。
【附图说明】
[0009]当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中，附图中相同的附图标记代表相同的部件，其中:
[0010]图1是用于以焊接系统的形式的电力转换电路的示例性应用的概略图示；
[0011]图2是图1中的电力转换电路的一部分的电路示意图，特别图示了某些功能性电路构件；
[0012]图3是根据图1所示的系统的方面的示例性电力转换模块的立体图；
[0013]图4是图3中的模块的某些构件的分解图；
[0014]图5是同一模块的部分立体图，上外罩元件被去除以露出内部电路构件；
[0015]图6是根据本发明的方面的示例性整流器模块的分解图；
[0016]图7是从背面看到的同一模块的立体图；
[0017]图8A和图SB是流程图，图示了用于控制在焊接应用中设置的发动机型发电机的速度的示例性逻辑；
[0018]图9A和图9B是类似的流程图，图示了用于发动机型发电机的速度控制的逻辑；以及
[0019]图1OA和图1OB是类似的流程图，图示了用于另一个示例性应用的发动机速度控制的逻辑。
【具体实施方式】
[0020]现在转到附图，并且参见图1，图示了示例性焊接系统10，该焊接系统包括电源12，其用于为焊接、等离子切割和类似应用提供电力。图示实施例中的电源12包括发动机型发电机组14，该发电机组自身包括内燃机16和发电机18。内燃机16可以为任何合适的类型，例如汽油机或柴油机，并且一般具有适合应用中期望的电力输出的尺寸。发动机将具有特别适合驱动发电机18的尺寸，以产生一种或多种形式的输出电力。在预期的申请中，发电机18被卷绕以用于产生多种类型的输出电力，例如焊接电力，以及用于照明、动力工具等的辅助电力，并且这些电力可以采用交流和直流两种输出形式。图1中未具体图示发动机和发电机的各种支承构件和系统，但是这些构件和系统通常包括电池、电池充电器、燃料和排气系统等。
[0021]电力调制电路20联接到发电机18，以接收在操作期间产生的电力，并且将电力转换成负载或应用所需的形式。在图示的实施例中，发电机18产生应用于电力调制电路20的三相电力。然而，在某些实施例中，发电机可以产生单相电力。电力调制电路包括接收进线电力的构件、转换成直流形式的构件，以及进一步地将电力滤波并转换成所需的输出形式的构件。在以下讨论中将更多地说明电力调制电路20。
[0022]发动机16、发电机18和电力调制电路20都联接到总体上由附图标记22图示的控制电路。实际上，控制电路22可以包括一个或多个实际的电路，以及配置成监测发动机、发电机和电力调制电路的操作以及具体应用中的某些负载的固件和软件。控制电路的部分可以如图所示位于中央，或者电路可以分开以单独地控制发动机、发电机和电力调制电路。然而，在大多数应用中，这些分开的控制电路可以按照一些形式相互通信，以便这些系统构件的协调控制。控制电路22联接到操作者界面24。在大多数应用中，操作者界面将包括表面安装的控制面板，该控制面板允许系统操作者控制操作和输出的方面，并且监测或读取系统操作的参数。在焊接应用中，例如，操作者界面可允许操作者选择各种焊接工艺，电流和电压水平，以及用于焊接操作的具体方案。这些与控制电路通信，该控制电路自身包括一个或多个处理器和支承存储器。然后，根据操作者的选择，控制电路将通过处理器来实施存储于存储器中的特定控制方案。这种存储器也可存储操作期间的临时参数，例如以便于反馈控制。
[0023]图1中还示出用于焊接应用的可选的送丝机26。本领域的技术人员将会理解，这种送丝机通常在气体保护金属极弧焊(GMAW)工艺(通常被称为熔化极惰性气体保护焊(MIG)工艺)中使用。在这种工艺中，电极丝连同焊接电力(在合适的时候)和保护气体一起从送丝机馈送到焊炬28。然而，在其他应用中，也可不需要送丝机，例如通常被称为钨极惰性气体保护焊(TIG)和焊条焊接的工艺。然而，在所有这些工艺中，在一些点处，电极30用于完成穿过工件32和工件夹34