主控装置、变频器及空调器的制作方法

本发明涉及变频器技术领域，具体而言，涉及一种主控装置、变频器及空调器。

背景技术：

在电子技术不断进步和发展的形势下，变频器技术及其设备的发展也在逐渐完善，已经得到了广泛应用，例如：重工业、供水建设系统、空调设备、电梯运行等等。未来变频器产品在保证其可靠性的基础上往模块化、体积小、集成度高方向发展，但目前国内变频器的研制和发展尚未形成一套完整的体系，其变频器结构设计也尚不成熟，其中主控装置是变频器模块化、体积及集成度的决定因素。但是目前的主控装置存在输出功率小等问题，有待进一步优化。

技术实现要素：

本发明提供了一种主控装置、变频器及空调器，以优化现有技术中的主控装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种主控装置，包括：框架结构；散热器，所述散热器设置在所述框架结构上；功率组，所述功率组设置在所述散热器上，所述功率组包括至少两个并联设置的功率模块，所述功率组为多个，多个所述功率组排列设置在所述散热器上；多个电力电容，多个所述电力电容排列设置在所述框架结构上；叠成母排，所述叠成母排设置在所述框架结构上，多个所述功率组通过所述叠成母排与多个所述电力电容连接。

进一步地，所述散热器内具有冷媒通道，所述主控装置还包括：进液管，所述进液管与所述冷媒通道的入口连通；出液管，所述出液管与所述冷媒通道的出口连通。

进一步地，所述主控装置还包括：隔热层，所述隔热层设置在所述散热器的至少一个侧面上。

进一步地，所述框架结构包括外框和设置在所述外框上的连接板，所述散热器和所述叠成母排均设置在所述外框上，所述连接板上具有多个安装孔，多个所述电力电容一一对应地插在多个所述安装孔中。

进一步地，所述主控装置还包括：多个铜排，多个所述铜排与多个所述功率组中的多个功率模块一一对应设置；多个电流互感器，多个所述电流互感器一一对应地设置在多个所述铜排上。

进一步地，所述主控装置还包括：控制器板，设置在所述框架结构上；转接板，多个所述电流互感器通过所述转接板与所述控制器板连接。

进一步地，所述控制器板可拆卸地设置在所述框架结构上，所述控制器板遮挡住多个所述功率模块中的至少一部分所述功率模块。

进一步地，所述主控装置还包括：多个滤波电容，多个所述滤波电容排列设置在所述叠成母排上，多个所述滤波电容与多个所述功率组中的多个功率模块一一对应设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种变频器，所述变频器包括上述的主控装置。

进一步地，所述变频器还包括：外壳，所述主控装置设置在所述外壳的腔体内；限位结构，设置在所述外壳内，所述限位结构具有导向槽，所述导向槽的内壁用于对所述主控装置的框架结构进行导向和限位。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，所述空调器包括上述的变频器。

应用本发明的技术方案，提供了一种主控装置，主控装置包括框架结构、散热器、功率组、电力电容和叠成母排，其中，散热器设置在框架结构上；功率组设置在散热器上，功率组包括至少两个并联设置的功率模块，功率组为多个，多个功率组排列设置在散热器上；多个电力电容排列设置在框架结构上；叠成母排设置在框架结构上，多个功率组通过叠成母排与多个电力电容连接。采用该方案，将功率组内的功率模块并联设置，提高了主控装置的功率输出，通过叠成母排将功率模块与电力电容连接，可以降低杂散电感，使输出电压电流更为平缓，功率模块与散热器直接接触可以提高散热效果，而且，将各个器件安装在框架结构上，结构稳定，减少震动。因此该方案优化了现有的主控装置，使主控装置集成化高，功率输出高，体积小，散热好，杂散电感低，进而可以优化变频器的结构和性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的主控装置的立体图；

图2示出了图1中的主控装置的另一立体图；

图3示出了图1中的主控装置的平面视图；

图4示出了图3中的主控装置去掉控制器板后的示意图；

图5示出了图3中的主控装置的一个侧视图；

图6示出了图3中的主控装置的另一个侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、框架结构；11、外框；12、连接板；21、散热器；22、进液管；23、出液管；30、功率模块；40、电力电容；50、叠成母排；61、铜排；62、电流互感器；71、控制器板；72、转接板；80、滤波电容。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图所示，本发明的实施例提供了一种主控装置，包括：框架结构10；散热器21，散热器21设置在框架结构10上；功率组，功率组设置在散热器21上，功率组包括至少两个并联设置的功率模块30，功率组为多个，多个功率组排列设置在散热器21上；多个电力电容40，多个电力电容40排列设置在框架结构10上；叠成母排50，叠成母排50设置在框架结构10上，多个功率组通过叠成母排50与多个电力电容40连接。

应用本发明的技术方案，提供了一种主控装置，主控装置包括框架结构10、散热器21、功率组、电力电容40和叠成母排50，其中，散热器21设置在框架结构10上；功率组设置在散热器21上，功率组包括至少两个并联设置的功率模块30，功率组为多个，多个功率组排列设置在散热器21上；多个电力电容40排列设置在框架结构10上；叠成母排50设置在框架结构10上，多个功率组通过叠成母排50与多个电力电容40连接。采用该方案，将功率组内的功率模块30并联设置，提高了主控装置的功率输出，通过叠成母排50将功率模块30与电力电容40连接，可以降低杂散电感，使输出电压电流更为平缓，功率模块30与散热器21直接接触可以提高散热效果，而且，将各个器件安装在框架结构10上，结构稳定，减少震动。因此该方案优化了现有的主控装置，使主控装置集成化高，功率输出高，体积小，散热好，杂散电感低，进而可以优化变频器的结构和性能。

在本实施例中，散热器21内具有冷媒通道，主控装置还包括：进液管22，进液管22与冷媒通道的入口连通；出液管23，出液管23与冷媒通道的出口连通。采用上述设置，散热器21可通过冷媒换热的方式对功率模块30等结构进行散热降温，与采用风冷等方式相比，体积小，噪音小，散热效果好。通过进液管22和出液管23便于输送冷媒。冷媒可以是水或制冷剂等流体。

可选地，主控装置还包括阀门，阀门设置在进液管22或出液管23上，通过阀门可控制流量或开关管路。在本实施例中，进液管22和出液管23的端部均设置有接头，这样便于与其他管路连接。

可选地，功率模块30的长度方向相对于电力电容40的长度方向垂直设置，这样使得主控装置结构紧凑，体积小，并且稳定性高。

在本实施例中，主控装置还包括：隔热层，隔热层设置在散热器21的至少一个侧面上。通过隔热层可起到隔热保温的效果，避免因为散热器21的表面温度过低而产生冷凝水，从而避免了冷凝水损坏器件，保证主控装置的可靠性。

在本实施例中，框架结构10包括外框11和设置在外框11上的连接板12，散热器21和叠成母排50均设置在外框11上，连接板12上具有多个安装孔，多个电力电容40一一对应地插在多个安装孔中。采用此种结构能够可靠地对电力电容40等结构进行固定，并且主控装置强度高，抗震动能力强。

可选地，外框11为矩形结构。外框11包括上矩形框、下矩形框和设置在上矩形框和下矩形框之间的多个竖梁，连接板12的两端分别与上矩形框和下矩形框连接。这样框架结构10结构稳定、强度高，并且便于各个器件的布置和连接。

在本实施例中，主控装置还包括：多个铜排61，多个铜排61与多个功率组中的多个功率模块30一一对应设置；多个电流互感器62，多个电流互感器62一一对应地设置在多个铜排61上。通过铜排61可将输出端引出，通过电流互感器62可进行电流采样。

在本实施例中，主控装置还包括：控制器板71，设置在框架结构10上；转接板72，多个电流互感器62通过转接板72与控制器板71连接。可选地，转接板72、控制器板71和叠成母排50平行设置。两个铜排61对应一个功率组，两个铜排61对应一个转接板72。

在本实施例中，控制器板71可拆卸地设置在框架结构10上，控制器板71遮挡住多个功率模块30中的至少一部分功率模块30。这样当单个功率模块30损坏需要更换功率模块30时，只需拆下控制器板71便可露出功率模块30，便于操作。

在本实施例中，主控装置还包括：多个滤波电容80，多个滤波电容80排列设置在叠成母排50上，多个滤波电容80与多个功率组中的多个功率模块30一一对应设置。通过多个滤波电容80进行滤波处理，能有效的解决杂散电感的问题，从而降低器件发热问题，同时使输出电压电流更加平滑。

本发明的另一实施例提供了一种变频器，变频器包括上述的主控装置。采用该方案，将功率组内的功率模块30并联设置，提高了主控装置的功率输出，通过叠成母排50将功率模块30与电力电容40连接，可以降低杂散电感，使输出电压电流更为平缓，功率模块30与散热器21直接接触可以提高散热效果，而且，将各个器件安装在框架结构10上，结构稳定，减少震动。因此该方案优化了现有的主控装置，使主控装置集成化高，功率输出高，体积小，散热好，杂散电感低，进而可以优化变频器的结构和性能。

具体地，变频器还包括：外壳，主控装置设置在外壳的腔体内；限位结构，设置在外壳内，限位结构具有导向槽，导向槽的内壁用于对主控装置的框架结构10进行导向和限位。这样可通过限位结构对主控装置进行导向和限位，便于主控装置的拆装和更换。

可选地，限位结构包括间隔设置的两个导板以及设置在两个导板之间的挡板，两个导板、挡板以及外壳的内壁之间的区域用于放置主控装置，两个导板用于对框架结构10的两侧进行导向和限位，挡板用于对框架结构10的一端进行限位。可选地，限位结构还包括安装板，安装板可拆卸地安装在外壳的内壁上，安装板用于对框架结构10的另一端进行限位。主控装置的铜排61上有铆接螺母，以与其他结构连接，从而方便可靠地固定主控装置。

可选地，变频器包括多个主控装置，以提高变频器的输出功率，并且减小体积，提高集成度。

为了便于理解上述方案，下面进一步详细说明。

上述主控装置使用igbt模块(即功率模块)并联方式(即两个igbt模块为一个功率组)，使输出功率能达700kw，是目前空调领域单压缩机最大启动装置，且器件分布合理，有效的延长了器件的使用寿命，如多个电力电容分布在主控装置的左侧，由上而下依次排列，每个电力电容间隔20～25mm，使其更好散热，散热器装配在主控装置右侧，多个功率模块紧贴在液冷散热器上，使用液冷散热器可有效解决模块温度过高问题，且还具有体积小，噪声小等优点，在液冷散热器外增加一层保温材料(即隔热层)，有效地减少了冷凝水给器件带来损害的情况发生。功率模块与电力电容呈九十度，使用叠成母排连接，滤波电容进行二次滤波，在保证结构的紧凑的前提下还能有效的解决杂散电感的问题，从而降低器件发热问题，同时使输出电压电流更加平滑。并且此主控装置使用框架式装配，使结构更加稳固，大大降级了运输过程中机组震动造成元器件损坏的情况。若元器件损坏的情况下，传统的更换方式为整体更换，是由于传统设计的主控装置中的主要元器件igbt模块位置较内层不易于更换，该方案设计的igbt模块放于浅表层，只需将控制器板取下即可触及，大大减少了更换igbt模块的维护时间及工作量。若出现大面积损坏或者其他原因需整体更换的情况，此主控装置更为容易更换，由于传统的主控连接方式均使用螺栓连接，从而需考虑孔位对齐情况，扳手固定，力矩情况等，故不易于拆装，而上述变频器的外壳安装使用了限位结构(位于底部钣金件上固定的几字型固定件)，只需将主控装置推入即可自动对齐孔位，连接的铜排有铆接螺母，故不需扳手固定，仅需考虑力矩即可方便拆装。

此主控装置集成度高，其体积小于500*356*812mm，可装配了5个电力电容(单个体积729*268mm)，6个igbt模块(单个体积172*89*38mm)，6个滤波电容(单个体积37*57*63mm)，6个电流互感器(单个体积80*42*65mm)，故此款主控装置性能优异，更适应于竞争激烈的市场环境。

在此主控装置中，对各个元器件都有明确的安装位置，在工艺安装时，首先将冷媒散热器安装固定在框架结构右侧，然后将多个igbt模块安装在冷媒散热器上(冷媒散热器通过液冷给igbt模块散热，液冷优点是体积小，无噪声)，然后安装铜排，通过铜排将输出端引出，在铜排上安装多个电流互感器，电流互感器作用是电流采样，然后通过转接板将电流互感器与控制器板连接，然后将电力电容插入框架结构左侧原先已焊接好的连接板的孔位处，通过叠成母排将igbt与电力电容连接起来，目的是对整流电路的输出进行平滑，以减少电压或电流的波动，使电压电流在进入逆变前就能得到较高质量的直流电，再安装滤波电容进行滤波处理，最后将控制器板安装固定，将冷媒导管固定即可完成装配。

本发明的另一实施例提供了一种空调器，空调器包括上述的变频器。采用该变频器，可以减少空调器的体积，提高空调器的性能，节约能源。在本实施例中，空调器中的冷媒的一部分输入到主控装置的散热器21内，以对主控装置内的多个器件进行散热，散热效果好。

在本发明中，主控装置整体采用框架式结构，在此结构内放置器件更为稳固，大大降低机组震动给元器件带来的损害。器件采用模块化，且器件设计分布合理，更便于售后维护和更换。功率模块采用液冷散热，体积小，噪声小，有效解决了功率模块的散热效果差的问题，散热器使用保温材料包裹，同时也解决了冷凝水带来的电器隐患，功率模块与电力电容使用叠成母排连接，解决了杂散电感高的问题，使输出电压电流更为平缓，主控装置为变频器主要装置，是决定变频柜能输出多大功率的关键因素，本装置功率模块采用的是并联方式，最大功率能达700kw，打破了业内单体变频器最大输出480kw的上限。

采用上述方案能够解决以下问题：

1、打破行业内单体变频器功率输出480kw的上限：在空调行业内前期变频器的输出功率最大为480kw，为了驱动更大制冷量的压缩机，需要不断的并联变频器来达到想要的功率，故而需增加机组的体积，且存在单变频器损坏，导致排查问题不便等情况。而采用此主控装置，输出功率可达700kw(因主控装置是决定变频器输出功率的关键因素)。

2、解决售后痛点：由于变频器为若干元器件装配而成，故存在易损件失效问题，因而需考虑售后维护问题，而售后普遍存在的问题是器件不便拆卸，需整体拆卸，导致小问题大动干戈，此款主控装置可单独拆卸元器件，降低了成本；可整体更换，省时省心，且元器件分布合理，增加器件散热效果，延长器件使用寿命。

3、解决杂散电感高：母排的结构设计会影响到母排的杂散电感和发热量的大小以及可靠性，故而母排的可靠性是衡量主控装置可靠性的关键参数，而现阶段的母排连接方式复杂，且容易产生较大的杂散电感，从而导致主控装置输出的电压电流不平稳，同时会伴随器件发热量大，降低器件的使用寿命，因此该方案对叠成母排的连接方式进行了优化，从而解决杂散电感高的问题，使输出电压电流更平稳，从而增加机组效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。