变频器主控单元和变频器的制作方法

1.本技术涉及变频器技术领域，具体涉及一种变频器主控单元和变频器。


背景技术：

2.随着电子技术的不断进步和发展，变频器技术及其设备的发展也在逐渐完善，特别是二极管大功率变频器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。与其广泛应用相对应的，国内变频器的研制和发展尚未形成完整体系，且变频器结构设计也尚不成熟。
3.市场常见的大功率变频器由于主控结构设计不合理，内部电气元件安装布局较差，造成装配后整体体积大、内部空间利用率不高、维护困难等问题。


技术实现要素：

4.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种变频器主控单元和变频器，能够优化变频器主控结构布局，减小整体体积，提高内部空间利用率，降低维护难度。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种变频器主控单元，包括安装框架、旋转门、弱电部分、强电部分和电源组件，旋转门安装在安装框架的第一侧，并且能够相对于安装框架转动，强电部分安装在安装框架上，强电部分和弱电部分均与电源组件连接，
6.电源组件设置在安装框架远离旋转门的第二侧时，弱电部分设置在旋转门上；
7.电源组件设置在旋转门上时，弱电部分设置在安装框架远离旋转门的第二侧。
8.优选地，旋转门具有第一转动位置和第二转动位置，旋转门能够被限位在第一转动位置或第二转动位置，旋转门位于第一转动位置时，旋转门收拢在安装框架的第一侧，旋转门位于第二转动位置时，旋转门与安装框架之间成预设打开角度。
9.优选地，弱电部分包括主控板，主控板设置在旋转门的上部。
10.优选地，弱电部分包括断路器开关器件，断路器开关器件设置在旋转门的中部。
11.优选地，弱电部分包括端子排，端子排设置在旋转门的中部。
12.优选地，安装框架内设置有间隔板和散热器，强电部分包括功率模块和电容，散热器和功率模块设置在间隔板的第一侧，电容设置在间隔板的第二侧。
13.优选地，散热器为液冷散热器，功率模块安装在液冷散热器上，电容设置在液冷散热器的背侧。
14.优选地，安装框架上固定设置有第二支撑架，电容安装在第二支撑架上。
15.优选地，电容的底部设置有支撑框，支撑框与安装框架的底部之间形成容纳腔，液冷散热器的冷媒管设置在容纳腔内。
16.优选地，安装框架的底部设置有角板，角板上设置有管夹，冷媒管通过管夹固定。
17.优选地，强电部分还包括二极管，二极管与功率模块设置在间隔板的同一侧，二极管位于功率模块的下侧，电容与功率模块和二极管之间通过母排导电连接。
18.优选地，功率模块靠近弱电部分的一侧设置有出线铜片，二极管靠近弱电部分的
一侧设置有进线铜片，进线铜片和出线铜片通过绝缘子进行支撑。
19.优选地，进线铜片和出线铜片外套设有对电流进行采样的电流传感器。
20.优选地，安装框架远离旋转门的一侧设置有电源支撑架，电源组件安装在电源支撑架上。
21.优选地，电源组件包括第一电源、第二电源、第三电源、采样板和放电电阻板，第一电源、第二电源、第三电源形成电源部分发热源，安装框架外设置有散热组件，散热组件被配置为对电源部分发热源进行散热。
22.优选地，第一电源为能量回馈电源，第二电源为轴承供电电源，第三电源为主控供电电源。
23.优选地，散热组件包括散热风扇和蒸发器，散热风扇用于将蒸发器换热后的冷风吹向电源部分发热源。
24.优选地，安装框架还包括支撑结构、第一固定部、第二固定部分和第三固定部，支撑结构、第一固定部、第二固定部和第三固定部用于对安装框架进行结构加固。
25.优选地，支撑结构、第一固定部、第二固定部和第三固定部能够进行独立安装和拆卸。
26.根据本技术的另一方面，提供了一种变频器，包括变频器主控单元，该变频器主控单元为上述的变频器主控单元
27.本技术提供的变频器主控单元，包括安装框架、旋转门、弱电部分、强电部分和电源组件，旋转门安装在安装框架的第一侧，并且能够相对于安装框架转动，强电部分安装在安装框架上，强电部分和弱电部分均与电源组件连接，电源组件设置在安装框架远离旋转门的第二侧时，弱电部分设置在旋转门上；电源组件设置在旋转门上时，弱电部分设置在安装框架远离旋转门的第二侧。该变频器主控单元通过设置旋转门，能够利用旋转门增加变频器的元器件设置空间，使得元器件能够按照强弱电进行分离，布局更加合理，安全性更高，旋转门可以扩大变频器主控单元的安装面积，能够将更多的元器件安装在前面，方便进行问题排查及更换，旋转门结构还可以提高变频器内部的空间利用率，使得元器件布局更加合理，提升变频器的功率器件密度，因此可以优化变频器主控结构布局，减小变频器主控单元的整体体积。
附图说明
28.图1为本技术一个实施例的变频器主控单元的结构图；
29.图2为本技术一个实施例的变频器主控单元的右视图；
30.图3为本技术一个实施例的变频器主控单元的左视图；
31.图4为本技术一个实施例的变频器主控单元的立体图；
32.图5为本技术一个实施例的变频器主控单元的立体图；
33.图6为本技术一个实施例的变频器主控单元的分解结构图；
34.图7为本技术一个实施例的变频器主控单元的分解结构图；
35.图8为本技术一个实施例的变频器主控单元的安装结构图；
36.图9为本技术一个实施例的变频器主控单元的电源组件的冷却结构图。
37.附图标记表示为：
38.1、主控板；2、断路器开关器件；3、端子排；4、线槽；5、功率模块；6、母排；7、二极管；8、铜片；9、门铰链；10、第一电源；11、第二电源；12、第三电源；13、采样板；14、放电电阻板；15、冷媒管；16、液冷散热器；17、电流传感器；18、管夹；19、电源盖板；20、电源支撑板；21、第一竖梁；22、电容安装板；23、第一横向底座；24、第一横向支撑板；25、侧板；26、第二竖梁；27、旋转门；28、挡盖；29、隔板；30、第二横向支撑板；31、第二横向底座；32、第三竖梁；33、第一支撑架；34、第二支撑架；35、第三支撑架；36、支撑框；37、角板；38、电容；39、电源部分发热源；40、散热风扇；41、蒸发器；100、安装框架；101、支撑结构；102、第一固定部；103、第二固定部；104、第三固定部。
具体实施方式
39.结合参见图1至图9所示，根据本技术的实施例，变频器主控单元包括安装框架100、旋转门27、弱电部分、强电部分和电源组件，旋转门27安装在安装框架100的第一侧，并且能够相对于安装框架100转动，强电部分安装在安装框架100上，强电部分和弱电部分均与电源组件连接，电源组件设置在安装框架100远离旋转门27的第二侧时，弱电部分设置在旋转门27上；电源组件设置在旋转门27上时，弱电部分设置在安装框架100远离旋转门27的第二侧。
40.该变频器主控单元通过设置旋转门27，能够利用旋转门27增加变频器的元器件设置空间，使得元器件能够按照强弱电进行分离，布局更加合理，安全性更高，旋转门27可以扩大变频器主控单元的前侧安装面积，能够将更多的元器件安装在前面，方便进行问题排查及更换，旋转门27结构还可以提高变频器内部的空间利用率，使得元器件布局更加合理，提升变频器的功率器件密度，因此可以优化变频器主控结构布局，减小变频器主控单元的整体体积。
41.弱电部分和电源组件的设置位置可以根据需求进行互换，因此能够方便进行类别或者布局的调整，提高变频器主控单元的通用性。
42.由于变频器主控结构的器件大体相同，在变频器结构设计时，可采用此方案进行主控结构设计，并根据方案体提供的布局位置进行结构摆放，可快速设计大功率变频器的主控结构，可大大缩短结构开发周期，加快产品研发进度。
43.在本实施例中，主要以弱电部分设置在旋转门27上为例进行说明，并不对弱电部分和电源组件的设置位置形成限定。
44.在一个实施例中，旋转门27具有第一转动位置和第二转动位置，旋转门27能够被限位在第一转动位置或第二转动位置，旋转门27位于第一转动位置时，旋转门27收拢在安装框架100的第一侧，旋转门27位于第二转动位置时，旋转门27与安装框架100之间成预设打开角度。
45.优选地，预设打开角度为90度，能够使得旋转门27与安装框架100之间张开足够角度，从而使得旋转门27上的弱电部分与安装框架100上的强电部分均能够充分地设置在前侧，有足够的空间供操作人员进行维修或者零部件的更换，更加有效地降低维修难度。
46.在第一转动位置和第二转动位置处均可以设置限位结构，限位结构能够在旋转门27旋转到预设位置时，对旋转门27的位置进行固定，防止旋转门27继续发生转动，提高整体结构的稳定性和可靠性。限位结构可以为限位销钉或者螺栓等，在旋转门27上以及安装框
架100上可以相应设置固定孔，方便与限位销钉或者螺栓实现连接，进而实现对旋转门27的转动位置的固定。
47.在一个实施例中，弱电部分包括主控板1，主控板1设置在旋转门27的上部。
48.在一个实施例中，弱电部分包括断路器开关器件2，断路器开关器件2设置在旋转门27的中部。
49.在一个实施例中，弱电部分包括端子排3，端子排3设置在旋转门27的中部。
50.在本实施例中，主控板1、断路器开关器件2和端子排3形成主控控制部分，主控控制部分集中在旋转门27上，并且与安装框架100之间通过门铰链9进行固定，主控控制部分的主控板1、断路器开关器件2和端子排3沿着旋转门27的上下方向依次排布。
51.主控板的主要功能为对igbt的逆变部分进行驱动，对电流、电压采样，以及对各个部分进行温度采样等。主控板1放置在旋转门27的上部，主要是因为主控板1需要与igbt等功率模块5进行排插通讯新连接，放置在与igbt水平的位置为最佳，排插通讯线越短越好。此外，主控板1连接线较多，放置在上层可以更方便接线，也方便走线。
52.断路器开关器件2主要负责对变压器、电源等进行短路保护，及变频器充电回路控制，断路器开关器件2放置在中间，主要是因为变频器一般安装在机组上，机组的高度要高一些，放置在中间部分最方便进行操作。
53.端子排3为变频器与外部接线的连接处，以及变频器内部信号测试处。端子排3需要与外部进行连接，因此放置在下层，方便外部连接线接线。
54.在本实施例中，在旋转门27的底部设置有线槽4，能够方便对走线进行规整，使得走线不会散乱，显得整齐有序。
55.旋转门27形成有凹槽，主控控制部分设置在凹槽内，在旋转门27的凹槽开口处设置有挡盖28，挡盖28能够对主控控制部分进行保护。旋转门27通过门铰链9与主体固定部分进行安装，既可以增强空间利用率，也保证了旋转门27的灵活性，方便了安装和拆卸。
56.主控控制部分通过门铰链进行旋转，相对于传统抽拉结构，此方案既方便了器件的拆装，也增强了空间利用率，同时，旋转门结构也方便旋转门27后侧器件维护检查。
57.在一个实施例中，安装框架100内设置有间隔板29和散热器，强电部分包括功率模块5和电容38，散热器和功率模块5设置在间隔板29的第一侧，电容38设置在间隔板29的第二侧。功率模块5与散热器设置在同一侧，能够通过散热器对功率模块5进行集中散热，更加方便对发热量大的igbt等功率模块5进行散热，提高散热效率，避免功率模块5的温度过高。
58.在一个实施例中，散热器为液冷散热器16，功率模块5安装在液冷散热器16上，电容38设置在液冷散热器16的背侧。液冷散热器16能够利用冷却液或者冷媒等进行冷却，冷却效率更高，能够对功率模块5起到更加良好的散热效果，此外，电容38设置在液冷散热器16的背部，也可以利用液冷散热器16进行散热，提高电容38的散热效率。
59.在一个实施例中，安装框架100上固定设置有第二支撑架34，电容38安装在第二支撑架34上。第二支撑架34例如为角钢，直接固定在安装框架100上，从而方便进行电容38的安装。
60.电容38的底部设置有支撑框36，支撑框36与安装框架100的底部之间形成容纳腔，液冷散热器16的冷媒管15设置在容纳腔内，从而方便液冷散热器16的走管，使得液冷散热器16可以内部走管，不会占用外部空间，进一步提高变频器主控单元的内部空间利用率，减
小整体体积。
61.在一个实施例中，安装框架100的底部设置有角板37，角板37上设置有管夹18，冷媒管15通过管夹18固定。通过管夹18可以对冷媒管15进行夹紧定位，从而对冷媒管15进行加固，防止冷媒管15在振动过程中出现铜管开裂现象，提高液冷散热器16的稳定性和可靠性。
62.在一个实施例中，强电部分还包括二极管7，二极管7与功率模块5设置在间隔板29的同一侧，二极管7位于功率模块5的下侧，电容38与功率模块5和二极管7之间通过母排6导电连接。二极管7也可以通过液冷散热器16进行有效散热。功率模块5和二极管7由上而下依次设置，能够方便与主控控制部分进行连接，结构设置更加优化。
63.在本实施例中，igbt、二极管7放置在安装框架100的前侧，这是由于igbt和二极管7为易损耗功率器件，放置在前面为最佳，既方便拆卸、维护，也方便在故障状态下进行问题排查。电容部分放置在后面，首先是因为布局限制，igbt、二极管7需要与电容38进行连接，且电容38非易损器件，放置在后排也能够节省空间，缩小体积。
64.在一个实施例中，功率模块5和二极管7均通过铜片8与主控控制部分进行连接，具体而言，功率模块5靠近弱电部分的一侧设置有出线铜片，二极管7靠近弱电部分的一侧设置有进线铜片，进线铜片和出线铜片通过绝缘子进行支撑。在本实施例中，电容38靠近旋转门27的一侧设置有侧板25，绝缘子安装在侧板25上，从而对铜片8进行支撑加固，防止铜片8振动过程中振幅过大对模块引脚造成损伤。
65.在一个实施例中，进线铜片和出线铜片外套设有对电流进行采样的电流传感器17。
66.在一个实施例中，安装框架100远离旋转门27的一侧设置有电源支撑架，电源组件安装在电源支撑架上。在本实施例中，电源支撑架为电源支撑板20，电源组件安装在电源支撑板20上。电源支撑板20间隔设置在电容38与电源组件之间，并将电容38与电源组件间隔开。
67.在一个实施例中，电源组件包括第一电源10、第二电源11、第三电源12、采样板13和放电电阻板14，第一电源10、第二电源11、第三电源12形成电源部分发热源39，安装框架100外设置有散热组件，散热组件被配置为对电源部分发热源39进行散热。
68.电源组件全部集中在安装框架100的远离旋转门27的一侧，便于对电源组件进行综合管理。电源组件中的第一电源10为540v转24v具有能量回馈的电源，第二电源11为540v转315v轴承供电电源，第三电源12为220v转24v主控供电大功率电源。
69.第一电源10、第二电源11、第三电源12、采样板13和放电电阻板14均放置在电源支撑板20上，且放置在母排6前，从而方便电源连线。
70.散热组件包括散热风扇40和蒸发器41，散热风扇40用于将蒸发器41换热后的冷风吹向电源部分发热源39。独立电源通过散热风扇40将蒸发器41换热之后的冷风吹向电源部分发热源39，能够对电源部分发热源39进行有效散热，从而为电源部分提供最佳的运行环境。
71.在本实施例中，安装框架100包括第一竖梁21、第二竖梁26和第三竖梁32三条竖向主梁以及第一横向底座23和第二横向底座31上下两个横向底座，这些竖梁和横向底座之间焊接固定在一起，从而能够保证主体结构的稳定性。
72.上述的主体结构通过第一横向支撑板24和第二横向支撑板30进行加固，其中第一横向支撑板24焊接固定在主体结构的顶部，第二横向支撑板30焊接固定在主体结构的底部，能够对主体结构的抗振能力进行加强。
73.电容38安装在电容安装板22上，安装框架100的中间部分采用支撑框36将电容安装板22支撑起来，以便于液冷散热器16的冷媒进出口通过。电容安装板22通过第一支撑架33、第二支撑架34、第三支撑架35与安装框架100之间进行固定，能够保证电容安装板22的结构可靠性，对电容38形成更加稳定可靠的支撑。电源支撑板20用于对电源进行安装，电源盖板19盖设在电源支撑板20上，能够对电源组件进行防护，防止误触导致触电现象。
74.在一个实施例中，安装框架100还包括支撑结构101、第一固定部102、第二固定部103分和第三固定部104，支撑结构101、第一固定部102、第二固定部103和第三固定部104用于对安装框架100的主体结构进行结构加固。
75.在本实施例中，支撑结构101为前后两块钣金，第二固定部103和第三固定部104采用四个螺栓进行定，第一固定部102对旋转门27进行固定，采用三颗螺钉进行定，并结合门铰链9的固定，保证旋转门27在运输振动过程中不会发生异常现象。
76.作为一个优选的实施例，支撑结构101、第一固定部102、第二固定部103和第三固定部104能够进行独立安装和拆卸，使用更加灵活方便。
77.根据本技术的实施例，变频器包括变频器主控单元，该变频器主控单元为上述的变频器主控单元
78.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
79.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。