專(zhuān)利名稱(chēng)：微型逆變器及其與電機(jī)一體化驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由直流供電驅(qū)動(dòng)三相交流異步電機(jī)的微型逆變器，及其和三相交流異步電機(jī)相結(jié)合的一體化驅(qū)動(dòng)裝置，本裝置可以直接運(yùn)用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助風(fēng)機(jī)以及由風(fēng)力發(fā)電提供電源的小型電動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)的輔助風(fēng)機(jī)基本都是使用直流電機(jī)，由機(jī)車(chē)上的原直流電源供電。以及許多由風(fēng)力發(fā)電提供電源的小型電動(dòng)設(shè)備也基本都是使用直流電機(jī)。由于直流電機(jī)的機(jī)械整流器的固有缺點(diǎn)，這種方式存在的問(wèn)題是檢修工作量大，檢修任務(wù)繁重。
雖然曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)在國(guó)外有類(lèi)似的電機(jī)和逆變器結(jié)合在一起的裝置，但是由于其逆變器體積較大(約占電機(jī)體積的1/4)，逆變器必須安裝在電機(jī)的非驅(qū)動(dòng)端，占據(jù)較大的安裝空間。其結(jié)果是不能夠靈活地直接取代原直流電機(jī)，需要在安裝結(jié)構(gòu)和安裝空間上重新調(diào)整。
隨著電力電子技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，目前涌現(xiàn)出很多微型器件和先進(jìn)的控制技術(shù)?，F(xiàn)在我們可以設(shè)計(jì)出體積很微型的逆變器，使得在現(xiàn)場(chǎng)只需要簡(jiǎn)單拆除原先的直流電機(jī)，就可以在原位置直接安裝一體化設(shè)計(jì)的微型逆變器和三相交流異步電動(dòng)機(jī)。這種替換概念簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，其核心是微型逆變器的制造技術(shù)。采用多層PCB(印刷電路板)、大量表貼微型電子元器件、IPM(智能功率模塊)和目前最先進(jìn)的微型DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，代表著目前變流技術(shù)發(fā)展的新水平。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種只有電機(jī)的接線盒那樣大小的微型逆變器，直接安裝在三相異步電機(jī)原先的接線盒所在的位置并實(shí)現(xiàn)電連接，使得電機(jī)和逆變器一體化后的裝置在外形尺寸上能夠不超出原直流電機(jī)的外形尺寸。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種微型逆變器，其結(jié)構(gòu)為包括一塊具有大量表貼微型電子元器件的多層PCB(印刷電路板)，一塊面積大小與其相等的集成了全部所需電路的IPM(智能功率模塊)且通過(guò)螺釘組件將多層PCB固定在IPM模塊上，并使之實(shí)現(xiàn)電連接。所述的微型逆變器被裝在三相異步電動(dòng)機(jī)的接線盒位置上，并與三相異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接，構(gòu)成一種由直流電源驅(qū)動(dòng)的微型逆變器與三相異步電動(dòng)機(jī)一體化的驅(qū)動(dòng)裝置。所述的微型逆變器中的IPM模塊集成了兩點(diǎn)式主電路，包含所有用于控制該驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān)器件及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。所述的微型逆變器中的PCB多層印刷電路板，具有五路隔離電源、信號(hào)處理電路、主控DSP及其外圍電路，脈沖隔離和一個(gè)突波電容，輸入接口P、N兩個(gè)端子分別接入直流電源DC+、DC-，輸出接口U、V、W三個(gè)端子直接接入三相異步電機(jī)，控制電路則通過(guò)1～19個(gè)端子直接控制IPM。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果是可以有效地解決目前使用直流電機(jī)存在的檢修工作量大，檢修任務(wù)繁重的問(wèn)題，具有很大的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。


本實(shí)用新型提供了五幅附圖，其中圖1是本實(shí)用新型的總體構(gòu)造圖。
圖2是本實(shí)用新型的接線圖。
圖3是微型逆變器的構(gòu)造圖。
圖4是微型逆變器主電路原理圖。
圖5是微型逆變器的PCB制版圖。
圖4為本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)附圖。
圖中1、三相異步電動(dòng)機(jī) 2、微形逆變器 3、三相異步電機(jī)的接線盒4、螺釘組件 5、PCB多層印刷電路板 6、IPM智能功率模塊具體實(shí)施方式
如圖所示，在圖1中，微型逆變器2安裝在三相異步電動(dòng)機(jī)1的接線座位置，直接安裝在電機(jī)機(jī)殼上并利用電機(jī)的機(jī)殼散熱。一體化的微型逆變器和三相異步電動(dòng)機(jī)可以直接取代原直流電機(jī)使用，由原直流電源供電，DC+、DC-兩個(gè)接線端子布置在3處。
在圖2中，整個(gè)一體化裝置只需要接入原先的直流電源。
在圖3中，采用了成熟的兩點(diǎn)式主電路結(jié)構(gòu)。主電路的所有開(kāi)關(guān)器件及其驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路全部集成在一個(gè)IPM模塊內(nèi)部。
在圖4中，所有必需的控制電路全部集成在一塊和IPM基本等同面積和形狀的PCB多層印刷電路板5上，通過(guò)螺釘組件4直接安裝在IPM6的表面。這樣，一個(gè)IPM模塊和一塊PCB控制電路板就組成了滿(mǎn)足需要的微逆變器。
圖5的PCB制版其外形尺寸和所使用的IPM的上表面尺寸一致，該P(yáng)CB板上提供了五路隔離電源、信號(hào)處理電路、主控DSP及其外圍電路、脈沖隔離電路等和一個(gè)突波電容，直接安裝在IPM表面。輸入接口只有P、N兩個(gè)端子，分別接入直流電源DC+、DC-。輸出接口U、V、W三個(gè)端子直接連接在三相異步電動(dòng)機(jī)上。控制電路通過(guò)“1，2，3，……19”端子直接控制IPM。
本實(shí)用新型的由微型逆變器和三相異步電機(jī)構(gòu)成的一體化裝置，可以直接取代原直流電機(jī)使用，由原直流電源供電。微型逆變器安裝在電機(jī)的接線座位置，直接安裝在電機(jī)機(jī)殼上并利用電機(jī)的機(jī)殼散熱，具有極小的體積和極緊湊的設(shè)計(jì)。逆變器的主電路和控制電源取自同一直流電源，控制電源在空間非常有限的情況下提供了五路隔離電源。在智能控制方面，控制軟件具有自動(dòng)啟停、故障自動(dòng)恢復(fù)等智能運(yùn)行功能，并有隨輸入直流電壓的降低自動(dòng)進(jìn)行變頻運(yùn)行的功能。同時(shí)整個(gè)裝置還滿(mǎn)足了內(nèi)燃機(jī)車(chē)的裝車(chē)環(huán)境要求或者風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所的環(huán)境要求，具有良好的運(yùn)行可靠性和安全性。對(duì)電源電壓適應(yīng)范圍、電磁兼容、抗震、防塵、防潮等方面也能適應(yīng)較高的要求。
權(quán)利要求1.一種微型逆變器，其特征在于包括一塊具有大量表貼微型電子元器件的多層PCB印刷電路板(5)，一塊面積大小與前者相等的集成了全部所需電路的IPM智能功率模塊(6)且通過(guò)螺釘組件(4)將多層PCB固定在IPM模塊上并使之電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變器，其特征還在于將前述微型逆變器(2)裝在三相異步電動(dòng)機(jī)的接線盒(3)位置上使之電連接，構(gòu)成一種由直流電源驅(qū)動(dòng)的微型逆變器與三相異步電動(dòng)機(jī)(1)一體化的驅(qū)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型逆變器，其特征在于所述的IPM模塊集成了兩點(diǎn)式主電路，包含了所有用于控制該驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān)器件及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型逆變器，其特征在于所述的PCB多層印刷電路板，具有五路隔離電源、信號(hào)處理電路，主控DSP及其外圍電路，脈沖隔離電路和一個(gè)突波電容，輸入接口P、N兩個(gè)端子分別接入直流電源DC+，DC-，輸出接口U、V、W三個(gè)端子直接接入三相異步電機(jī)，控制電路則通過(guò)1～19個(gè)端子直接控制IPM。
專(zhuān)利摘要一種微型逆變器及其和三相交流異步電機(jī)結(jié)合的一體化驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該微型逆變器由一塊具有大量表貼微型電子元器件的多層PCB(印刷電路板)和與其面積相等的集成了全部所需電路的IPM(智能功率模塊)組成，以及將該逆變器直接安裝在電機(jī)機(jī)殼的接線盒位置，由原直流電源供電，利用機(jī)殼散熱，使用IPM作為微型逆變器主電路的平臺(tái)，控制電路直接安裝在IPM表面，使該一體化驅(qū)動(dòng)裝置可以直接取代原直流電機(jī)使用，可以直接運(yùn)用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助風(fēng)機(jī)以及由風(fēng)力提供電源的小型電動(dòng)設(shè)備。
文檔編號(hào)H02M7/48GK2696197SQ20042004252
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者車(chē)向中, 耿標(biāo), 謝步明, 馬惠春, 曹建堂 申請(qǐng)人:謝步明