本实用新型涉及到电器设备技术领域，尤其涉及到一种变频器。
背景技术：
变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模组的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。
因此，如何保障变频器的运行安全，是一个需要考虑的重要问题。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种变频器，用以提高变频器在使用时的安全性。
本实用新型提供了一种变频器，该变频器包括变频器控制器和变频器模块，所述变频器模块包括基板以及设置在所述基板上的电气元件，所述电气元件至少包括绝缘栅双极型晶体管模组，所述绝缘栅双极型晶体管模组的输入端连接有反接防止电路。
在上述技术方案中，通过在绝缘栅双极型晶体管模组的输入端连接上反接防止电路，在绝缘栅双极型晶体管模组的输入端与电源接反时，反接防止电路阻止电路导通，从而避免由于绝缘栅双极型晶体管模组的输入端连线错误，导致变频器被损坏的情况，提高了变频器使用时的安全性。
在一个具体的实施方案中，所述反接防止电路为二极管。通过二极管的电流导通的方向性来实现防止反接的效果。
在一个具体的实施方案中，所述二极管的阳极连接直流输入的正极，阴极连接所述绝缘栅双极型晶体管模组的正极输入端；或者
所述二极管的阴极连接直流输入的负极，阳极连接所述绝缘栅双极型晶体管模组的负极输入端。即二极管可以设置在不同的位置，即可以设置在绝缘栅双极型晶体管模组的正极输入端，也可以设置在负极输入端。
在一个具体的实施方案中，还包括第一电容，所述第一电容连接在所述绝缘栅双极型晶体管模组的正极输入端和所述绝缘栅双极型晶体管模组的负极输入端之间。通过设置的第一电容对电源进行保护，避免电流冲击电源。
在一个具体的实施方案中，还包括开关电路和电压检测电路，所述开关电路与所述反接防止电路并联，所述电压检测电路检测所述绝缘栅双极型晶体管模组的直流输入电压，所述变频器控制器在所述直流输入电压达到设定值时控制所述开关电路闭合。通过设置的开关电路、电压检测电路以及变频器控制器实现对反接防止电路的短路，从而使得在变频器连接电机减速时，反向电流能够给电源充电。
在一个具体的实施方案中，所述开关电路包括继电器、可控二极管、三极管或场效应管。通过不同的器件作为开关电路，实现对二极管的短接。
在一个具体的实施方案中，还包括散热板，所述散热板上具有至少两个安装区域，其中的一个安装区域设置有所述绝缘栅双极型晶体管模组，其他安装区域为设置其他电器模块的安装区域。
在上述实施方案中，采用在变频器的散热板上设置至少两个安装区域，从而使得变频器在与其他电器模块组装成设备时，其他的电器模块可以安装在变频器的散热板上，从而减少组装设备采用的散热板个数，简化了组装设备结构，并降低了组装设备的占用空间。
在一个具体的实施方案中，还包括多个第二电容，所述绝缘栅双极型晶体管模组设置在所述基板朝向所述散热板的一面并与所述散热板接触；所述多个第二电容设置在所述基板背离所述绝缘栅双极型晶体管的一面。通过将绝缘栅双极型晶体管模组与散热板直接接触，从而有效的提高散热的效果。
在一个具体的实施方案中，所述变频器模块还包括导热板，所述导热板与所述散热板固定连接，所述基板与所述导热板固定连接，且所述绝缘栅双极型晶体管模组设置在所述基板朝向所述导热板的一面并与所述导热板接触。通过设置的导热板提高散热效果。
在一个具体的实施方案中，所述散热板为电机的外壳；或者，所述散热板为液冷散热板。通过将电机的外壳作为散热板，进一步的整合了电器模块，减少组装设备的占用空间。或者通过液冷散热板进行散热，可以有效的提高散热效果。
在一个具体的实施方案中，所述散热板上设置有散热翅片。更进一步的提高散热效果。
在一个具体的实施方案中，所述其他电器模块包括直流转直流转换器。
在一个具体的实施方案中，所述绝缘栅双极型晶体管模组的输入端通过所述反接防止电路而连接有直流电源。
附图说明
图1为现有技术中变频器的电气原理图；
图2为本实用新型实施例提供的变频器的电气原理图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种变频器的电气原理图；
图4及图5为现有技术中的变频器与本实用新型实施例提供的变频器反接时的对比图；
图6为本实用新型实施例提供的另一种变频器的电气原理图；
图7为本实用新型另一实施例提供的变频器的结构框图；
图8为本实用新型一实施例提供的变频器模块的侧视图；
图9为本实用新型另一实施例提供的变频器模块的侧视图；
图10为本实用新型另一实施例提供的变频器模块的俯视图；
图11为本实用新型另一实施例提供的变频器的结构示意图；
图12为本实用新型实施例提供的散热板的结构示意图；
图13为本实用新型实施例提供的另一种散热板的结构示意图。
附图标记：
10-散热板 11-第一安装区域 12-第二安装区域
13-第三安装区域 14-板状结构 15-散热管
16-散热翅片 20-变频器模块 21-基板
22-导热板 221-拆卸孔 222-通孔 23-电容
24-绝缘栅双极晶体管模组 25-第一电容
26-反接防止电路 27-电压检测电路
28-继电器 281-常开开关30-变频器控制器
40-电机 50-蓄电池 60-直流转直流转换器
具体实施方式
为了方便理解本实用新型实施例提供的变频器的结构以及工作原理，下面首先介绍一下现有技术中的变频器，如图1所示，现有技术中的变频器在连接时，绝缘栅双极型晶体管模组1的输入端与电源连接，输出端与电机连接。在绝缘栅双极型晶体管模组1的输入端在与电源连接时，往往直接通过导线或者接线柱进行连接，在连接时，一但出现反接的情况，即绝缘栅双极型晶体管模组1的正极输入端与电源的负极连接，而负极输入端与电源的正极连接，就会导致电源输入到绝缘栅双极型晶体管模组1内的电流方向与绝缘栅双极型晶体管模组1正常工作时的电流方向相反，造成整个变频器的损坏，同时，也会损坏变频器与其他电器模块组成的设备。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种变频器，在绝缘栅双极型晶体管模组的接线端增加反接防止电路，从而避免接反的情况。具体参考图1，图1示出了本实用新型实施例提供的变频器的结构示意图。由图1可以看出，本申请实施例提供的变频器包括变频器控制器30和变频器模块20，其中的变频器模块20包括基板以及设置在该基板上的电气元件，其中，该电气元件可以为具有不同功能的元件，但是，在本实施例中，该电气元件至少包括绝缘栅双极型晶体管模组24，该绝缘栅双极型晶体管模组24可以简称为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模组24，在具体设置时，该IGBT模组24的输入端连接有反接防止电路26。该反接防止电路26用于避免IGBT模组24的输入端与电源在连接时出现反接的情况。
在具体设置时，该反接防止电路26为一个单向导通的电路，即该反接防止电路26仅允许电流沿该反接防止电路26设定的流向方向流动，在一个具体的实施方案中，该反接防止电路26为一个二极管，即通过二极管的电流导通的方向性来实现防止反接的效果。并且该二极管在具体设置时，可以设置在不同的位置，既可以与IGBT模组24的正极输入端连接，也可以与IGBT模组24的负极输入端连接，当然，二极管在设置位置不同时，其具体连接方式也不同。
继续参考图2，在二极管与IGBT模组24的正极输入端连接时，二极管的阳极连接直流输入的正极，阴极连接IGBT模组24的正极输入端；由二极管的导通方向可知，二极管的导通方向为从二极管的阳极指向二极管的阴极。因此，当IGBT模组24的正极输入端连接到直流输入的正极时，电流的流通方向与二极管的导通方向相同，因此，直流输入可以与IGBT模组24正常导通，当IGBT模组24的正极输入端连接到直流输入的负极时，由于电流的方向与二极管的导通方向不同，此时，二极管相当于将电路切断，无法形成完整的回路，此时，直流输入无法给IGBT模组24供电。从而实现对IGBT模组24的保护。如图3所示，图3示出了反接防止电路26的另外一种安装方式，在二极管与IGBT模组24的负极输入端连接时，二极管的阴极连接直流输入的负极，阳极连接IGBT模组24的负极输入端。在采用此种设置方式时，同样能够起到对IGBT模组24的保护。
此外，在具体连接时，该直流输入可以通过不同的器件实现，既可以为直流电源，也可以为交流变直流的直流转换器，均可以应用在本实施例中，在一个具体的实施方案中，IGBT模组24的输入端通过反接防止电路26而连接有直流电源。从而可以提供稳定的直流电流。
通过上述描述可以看出，可以采用不同的方式设置二极管，均可以实现反接防止的效果，以提供对IGBT模组24的保护。为了方便理解本实施例提供的变频器，下面将现有技术中的变频器与本实用新型实施例提供的变频器进行对比进行说明。对比图4及图5，其中，图4为现有技术中图1所示的变频器在接反时的情况，由图4可以看出，现有技术中的变频器在与电源接反时，由于电源与IGBT模组1与电源之间仅仅是通过导线连接，在电源与IGBT模组1之间没有任何保护措施，在电源接反时，电源与IGBT模组1之间仍能形成回路，电流可以流通，电流沿如图4中的箭头所指的方向流动，从而损坏IGBT模组1。但是在本实用新型实施例提供的变频器中，如图5所示，在直流电源与IGBT模组24反接时，由于二极管导通的方向性，在直流电源接反时，二极管相当于将直流电源与IGBT模组24之间的回路断开，即两者之间是一个开路的状态，因此，不会产生电流，从而对IGBT模组24进行保护。避免了IGBT模组24的输入端在连线错误时，对变频器造成损坏的情况，提高了变频器使用时的安全性。
此外，为了更好的保护电路，本实施例提供的变频器中，还包括第一电容25，第一电容25连接在IGBT模组24的正极输入端和IGBT模组24的负极输入端之间。在具体设置时，如图2所示，该第一电容25与IGBT模组24并联，从而可以通过电容的滤波作用可以对IGBT模组24进行保护。
在一个具体的实施方案中，在IGBT模组24的输出端连接电机时，当电机速度骤减时，会产生反向电流，为了减少能源的浪费，可以通过反向电流对直流转换器或直流电源进行充电，从而避免了电能的浪费。但是由于本实施例提供的二极管具有反向阻止的作用，因此，在反向电流向直流转换器或直流电源充电时，二极管需要被短路，以便于能够对直流转换器或直流电源进行充电，因此，在本实施例提供的变频器中设置了一个与二极管并联的开关电路。下面详细介绍一下设置开关电路时的方案。
为了实现在IGBT模组24与直流转换器或直流电源连接时，二极管能够起到反接防止的效果，并且在反向电流向直流转换器或直流电源供电时，二极管被短路的目的，如图6所示，本实用新型实施例提供的变频器还包括开关电路和电压检测电路27，开关电路与反接防止电路26并联，电压检测电路27检测IGBT模组24的直流输入电压，变频器控制器30在直流输入电压达到设定值时控制开关电路闭合。
通过设置的开关电路、电压检测电路27以及变频器控制器30实现对反接防止电路26的短路，从而使得在变频器连接的电机减速时，产生的反向电流能够给直流电源充电。在具体使用时，如图6所示，该电压检测电路27用于检测IGBT模组24的电压，并将检测到的电压传输到变频器控制器30中，变频器控制器30将获取的电压与设定的电压进行对比，在获取的电压值达到设定值时，变频器控制器30控制开关电路闭合，并将反接防止电路26短路。其中的设定值可以是变频器输入电压的额定值，也可以稍低于额定值。从而保证变频器控制器30控制开关电路闭合时，反接防止电路26已经起到了对IGBT模组24的保护。
在具体使用时，当直流电源与IGBT模组24连接，在通电时，二极管对IGBT模组24进行保护，在直流电源连接正确时，IGBT模组24模组24才会正常通电，并在通电后通过电压检测电路27检测IGBT模组24上的电压，当电压达到设定值时，变频器控制器30控制开关电路闭合，控制开关电路将二极管短路，当电机减速时，产生的反向电流通过控制开关电路方向流入到直流电源，并给直流电源进行充电。
在具体设置时，该控制开关电路可以为不同的电器件组成，如开关电路可包括继电器28、可控二极管、三极管或场效应管等不同的电器件，下面以继电器28为例，如图6所示，继电器28的一个常开开关281与二极管并联，继电器28的控制端与变频器控制器30连接，在电压检测电路27检测的电压达到设定值时，变频器控制器30控制继电器28得电，继电器28内的电磁铁得电，吸附常开开关281的闸刀，常开开关281闭合，开关电路导通，从而将二极管短路。对于可控二极管、三极管以及场效应管等不同的电器件，均为现有技术中电路中作为控制开关的器件，其连接关系以及工作原理均为现有技术中常见的连接方式，在此不再详细赘述。
对于本实施例提供的变频器，由于含有多个电器件，在工作时会产生大量的热量，为了改善变频器工作的环境，并且减少变频器占用的空间面积，在本实施例提供的变频器还包括一个散热板，该散热板上具有至少两个安装区域，其中的一个安装区域设置有IGBT模组24，其他安装区域为设置其他电器模块的安装区域。
以图7所示的结构为例，如图7所示，散热板10上设置的三个安装区域分别为第一安装区域11、第二安装区域12及第三安装区域13。其中，变频器中的变频器模块20(inverter，简称INV)安装在第一安装区域11，其他的区域可以用于安装其他的电器模块，从而使得变频器与其他电器模块组装成设备时，其他的电器模块可以整合到变频器上，并与变频器模块20共用一个散热板10，从而减少组装成设备时散热板使用的个数，进而减少设备占用的空间。
继续参考图7，在一个具体的方案中，第二安装区域12可以为设置变频器和/或其他直流用电电器供电的直流转直流(DC/DC)转换器60的安装区域，即在组装设备中需要使用DC/DC转换器时，该DC/DC转换器60可以直接安装在第二安装区域12上，并与变频器模块20共用一个散热板10。
在具体使用时，如图7所示，变频器模块20一端与蓄电池50连接，另一连接交流负载，DC/DC转换器60一端与蓄电池50连接，另一端与直流负载连接，并且在具体使用时，变频器模块20根据交流负载的要求，将蓄电池50输出的直流电转换为交流负载所需电压与频率的交流电，同理，DC/DC转换器60根据直流负载的要求，将蓄电池50输出的直流电转换为直流负载所需的直流电流。
继续参考图7，散热板10上设置的第三安装区域13为变频器控制器30安装区域，该变频器控制器30固定安装在第三安装区域13，在具体设置时，变频器控制器30可以采用单片机、PLC或工控电脑等常见的控制装置。
应当理解的是，在上述实施例中，虽然列举了图7的变频器实施例，但在本申请实施例中的散热板10中的安装区域不仅限于上述图7所示的三个安装区域，还可以根据实际的情况设置其他个数的安装区域，如五个、六个等等不同个数的安装区域。并且安装区域的排列也不仅限于上述图7所示的排列方式，可以根据实际的需要以及电器模块的大小合理的在散热板10上设置安装区域。
在变频器模块20与散热板10连接时，具体的，一并参考图7及图8，变频器模块20仅包含一个基板21以及设置在该基板21上的多个电气元件，在具体设置时，基板21直接与散热板10固定连接，在具体连接时，基板21与散热板10之间通过连接柱连接，从而使得基板21与散热板10之间形成用于安装电气元件的空间。此外，电容23与IGBT模组24在具体设置时，如图8所示，电容23与IGBT模组24分列在基板21的两侧，其中，IGBT模组24设置在基板21朝向散热板10的一面并与散热板10接触，多个电容23设置在基板21背离IGBT模组24的一面。在采用该方式时，IGBT模组24与散热板10直接接触，IGBT模组24产生的热量直接通过散热板10散发出去，提高了散热的效果。并且在具体设置时，多个电容23设置在基板21背离IGBT模组24的一面，即高度较高的电容23设置在基板21上背离散热板10的一面，从而降低了基板21与散热板10之间的间距，使得部件之间的结构紧凑，同时，基板21背离散热板10的一面高度空间没有限制，也便于高度较高的电容23的设置。并且在具体设置时，上述多个电容中，除了已经描述的第一电容外，还包括多个第二电容。
在本实用新型中，该如图7及图9所示，图7及图9示出了本实用新型实施例的一个变频器模块20的结构。在本具体实施例中，该变频器模块20除了上述中的IGBT模组24和多个电容23外，还设置了导热板22，具体的，基板21与导热板22固定连接，导热板22与散热板10固定连接。并且在具体设置时，IGBT模组24设置在基板21朝向导热板22的一面并与导热板22接触，多个电容设置在基板21背离IGBT模组24的一面。即在本实施例中，变频器模块20的结构与图2所示的结构相比，增加了一个导热板22，该导热板22与IGBT模组24接触，并用于IGBT模组24产生的热量传递到散热板10上。
在具体设置时，为了保证导热板22与散热板10之间连接的稳定性以及导热的良好性，导热板22与散热板10之间通过导热胶与螺纹连接件固定连接，更具体的，首先在导热板22与散热板10相对的一面涂覆上导热胶，之后通过导热胶将导热板22与散热板10粘接在一起，并且，为了避免在散热时，导热胶受热失效，在导热板22与散热板10之间通过螺纹连接件紧固在一起，在采用该结构时，导热板22及散热板10上分别设置了与该螺纹连接件配合的通孔222及螺纹孔。在具体设置时，该螺纹连接件可以为螺栓或者螺钉等常见的螺纹连接件。
更具体的，如图10所示，在俯视变频器模块20时，导热板22外延到基板21的外侧，该通孔222设置在导热板22外延到基板21外部的部分。在采用该结构时，基板21不会挡到螺纹连接件，从而有足够的操作空间，工作人员可以方便的使用工具将导热板22与散热板10紧固到一起。更具体的，四个通过222设置在导热板22的四个边角处。
此外，由于导热板22与散热板10之间采用导热胶与螺纹连接件连接，因此，在拆卸时，首先要将螺纹连接件拆卸下来，之后，再克服导热胶的粘接力将导热板22与散热板10分开，由于导热胶覆盖整个导热板22的一面，因此，在拆卸时，受限于操作空间以及施力点的限定，将导热板22与基板21分开时费时费力。为了将变频器模块20与散热板10拆分，在本实施例提供的一个具体的实施例中，还提供了至少一个拆卸孔221，该至少一个拆卸孔221设置在该导热板22上，具体的，如图10所示，该至少一个拆卸孔221设置在导热板22外延到基板21外侧的部分。并且该拆卸孔221具有螺纹孔，用于旋入将导热板22与散热板10顶开的拆卸螺钉。且散热板10与该拆卸孔221对应的位置为实体结构，在具体拆卸时，将拆卸螺钉旋入到拆卸孔221的螺纹孔内，随着拆卸螺钉的旋入深度不断增加，拆卸螺钉抵压在散热板10上并且将导热板22与散热板10撑开，即通过拆卸螺钉的旋紧力克服导热胶的粘接力将导热板22与散热板10撑开。在具体设置时，为了方便受力均匀，同时，也为了方便拆卸导热板22与散热板10，该拆卸孔221的个数为多个，且多个拆卸孔221环绕基板21设置，在拆卸时，多个拆卸螺钉逐次旋转，从而将导热板22与散热板10拆分开来。
继续参考图10，该拆卸孔221在具体设置时，采用阶梯孔的方式，具体的，该阶梯孔包括一个孔径较大的孔，以及一个孔径较小的孔，并且，该孔径较小的孔形成上述的拆卸孔221的螺纹孔。采用该方式时，使得采用长度较短的拆卸螺钉时，拆卸螺钉仍能够旋入足够的深度，保证将导热板22与散热板10撑开。应当注意的是，在本实施例中，该直径较小的孔的深度应该保证足够的深度，以保证拆卸螺钉旋入时，孔内壁上的螺纹能够提供足够的力来克服导热胶的粘接力。
作为一个优选的方案，在本实施例中，拆卸孔221的螺纹孔和连接所述导热板与所述散热板之间的螺纹连接件对应的螺纹孔直径相同。在采用该结构时，使得螺纹连接件的直径与拆卸螺钉的直径相同，即螺纹连接件可以旋入到拆卸孔221的螺纹孔内并与该螺纹孔配合，进而螺纹连接件可以作为拆卸螺钉来使用。具体的，在操作时，首先将螺纹连接件拆卸下来，之后，将螺纹连接件旋入到拆卸孔221的螺纹孔内作为拆卸螺钉将导热板22与散热板10撑开。通过上述描述可以看出，在拆卸时，无需使用额外的拆卸螺钉，从而减少了在拆卸时使用的工具，提高了在拆卸时的方便性。并且，拆卸下来的螺纹连接件可以稳定的保留在拆卸孔221内，避免了拆卸下来的螺纹连接件丢失。
针对本实施例中的散热板10可以采用不同散热原理的散热板，在一具体的实施方案中，如图11所示，当组装设备用于控制电机40时，由于电机外壳通常采用导热性能很好的材料制成，因此该散热板10可以形成在电机40的外壳上，即利用电机40的一部分外壳形成变频器以及其他电器模块的散热板，也就是说在电机40的一部分外壳上形成本实用新型实施例中所说的多个安装区域。从而更进一步的整合了组装设备的各个电器模块，减少组装设备占用的空间。图11所示为电机40的顶部外壳上形成安装区域，用于安装变频器模块20以及其他电器模块。如图11所示，为了保证散热，在电机40的外壳上设置了散热结构，如图11中的电机40的首尾两端设置的散热翅片。这样，当组装设备用于控制电机40时，变频器的散热板10可以直接采用电机40上的散热结构，即变频器中的其他部件可以直接安装在电机40的外壳上，如上述实施例中的变频器模块20以及变频器控制器30，均设置在电机40的外壳上。同理，上述实施例中所示的其他电器模块在整个在变频器的散热板10上时，该电器模块也固定在电机40的外壳上。
此外，如图12所示，散热板10为液冷散热板；该液冷散热板包括一个板状结构14，以及设置在该板状结构14内的散热管15，继续参考图12，本实施例提供的散热管15盘旋设置在板状结构14内，从而增大了散热管15的面积，进而增大了其散热效果。该散热管15具有一个进水口以及一个出水口，且进水口及出水口与水泵及制冷装置形成一个循环通道，从而不断的将变频器件及其他电器模块产生的热量散发出去。或者该散热板10采用如图13所示的结构：板状的散热板10上设置有散热翅片16。即该散热板10为一个板状的实体金属板，并且该散热板10上设置了多个散热翅片16。从而通过散热翅片16增大与空气的接触面积，进而提高散热效果。通过上述具体的实施例可以看出，该散热板10可以采用不同方式进行散热，但本实施例提供的散热板10不仅限于图7及图8所示的具体的结构，其他能够散热的散热板10也可以应用到本实施例中。
通过上述实施例中描述可以看出，在本实施例中，通过采用变频器的散热板10设置不同的安装区域从而能够整合其他电器模块，以简化组装设备，便于组装设备的小型化发展。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。