專利名稱：具有外部電感的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)驅(qū)動(dòng)器。具體地，涉及一種諸如交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的具有外部電感的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器，所述外部電感附帶有通信模塊，該工業(yè)驅(qū)動(dòng)器，通過綜合設(shè)計(jì)考慮，能夠在某些功率應(yīng)用需求上最大程度地優(yōu)化用戶的支出成本。
背景技術(shù)：
隨著電氣自動(dòng)化的發(fā)展，工業(yè)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速的控制器。
例如，傳統(tǒng)的用于交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器一般包括由功率二極管或者晶閘管組成的整流器部分、濾波器部分以及逆變器部分。其中整流器部分接收交流電輸入，并對(duì)交流電輸入進(jìn)行全橋或半橋的整流。濾波器部分對(duì)整流器部分輸出的DC電壓進(jìn)行濾波。逆變器部分將濾波器輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到適合于電機(jī)的輸出電壓、頻率的功率輸出信號(hào)。用戶對(duì)驅(qū)動(dòng)器的額定功率要求可能各種各樣，市場(chǎng)常規(guī)的驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的根據(jù)額定功率的不同，分為不同大小的尺寸。因此，如果能夠在較小尺寸的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器上面進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，以在不增加太多的支出成本的基礎(chǔ)上擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用功率，則能夠極大地優(yōu)化用戶的支出成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)該應(yīng)用背景，本發(fā)明的目的就是通過為驅(qū)動(dòng)器提供外部的電感，并且在驅(qū)動(dòng)器尺寸不改變前提下，適當(dāng)?shù)淖鲆恍┰O(shè)計(jì)修改，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用功率的擴(kuò)展，能極大地優(yōu)化用戶的支出成本。根據(jù)本發(fā)明，提供一種工業(yè)驅(qū)動(dòng)器，包括整流器部分，接收交流電輸入，并對(duì)交流電輸入進(jìn)行整流；濾波器部分，對(duì)整流器部分輸出的DC電壓進(jìn)行濾波；以及逆變器部分，將濾波器部分輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到用于驅(qū)動(dòng)的輸出電壓，其特征在于，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器還包括電感，用于抑制工業(yè)驅(qū)動(dòng)器的電流諧波，減小輸入和母線電流有效值，改善電路的功率因數(shù)；包含電感參數(shù)信息的第一通信模塊；以及與第一通信模塊進(jìn)行通信的第二通信模塊。其中電感和第一通信模塊位于第一空間，工業(yè)驅(qū)動(dòng)器的其他部分位于第二空間，第一空間和第二空間物理上分開。其中電感串聯(lián)在整流器部分和濾波器部分之間，電感是直流電感。其中，電感串聯(lián)在交流電輸入和整流器部分之間，電感則是交流電感。其中，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器通過第一通信模塊與第二通信模塊之間的通信來識(shí)別電感的參數(shù)信息，其中當(dāng)從第一通信模塊獲得正確的電感參數(shù)時(shí)，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器將啟動(dòng)并可以工作。當(dāng)從第一通信模塊獲得不正確的電感參數(shù)時(shí)，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器將被禁止工作。其中，濾波器部分由高壓大容量的電容器進(jìn)行串并聯(lián)來形成。其中逆變器部分包括諸如IGBT、MOSFET的功率晶體管以及相應(yīng)的控制、以及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，
其中整流器部分通過由功率二極管或者晶閘管組成的全橋或半橋整流電路來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的具有外部電感的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器可以在不改變產(chǎn)品尺寸，不增加太多額外成本的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用功率。這樣當(dāng)用戶選用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，可以使其產(chǎn)品支出成本得到優(yōu)化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于購買相同應(yīng)用功率的常規(guī)驅(qū)動(dòng)器的支出成本。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)示例實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，所描述的示例實(shí)施例僅僅是作為說明和示例，而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡(jiǎn)要說明，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于交流電機(jī)的帶有外部直流電感的驅(qū)動(dòng)器的原理示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于交流電機(jī)的帶有外部交流電感的驅(qū)動(dòng)器的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的示例實(shí)施例。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器而言，功率元器件(包括整流部分，輸入輸出端子，印刷電路板的走線等)的選取主要取決于交流電輸入電壓和輸入電流的有效值，而很多時(shí)候這種限制可能直接帶來了產(chǎn)品尺寸的增加。因此如果能夠減小輸入電流有效值并改善電路的功率因數(shù)，則常規(guī)驅(qū)動(dòng)器在尺寸不變的前提下額定功率能夠在一定程度上得到擴(kuò)展。在驅(qū)動(dòng)器的整流器部分和交流電輸入之間選用交流電感或者在整流器和濾波器之間選用直流電感可以減小輸入電流諧波，減小輸入和母線電流有效值，并改善電路的功率因數(shù)。本發(fā)明正是基于這一思路的。圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于交流電機(jī)的帶有外部直流電感的驅(qū)動(dòng)器的原理示意圖。參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器I包括由功率二極管或者晶閘管組成的整流器部分2、濾波器部分3以及逆變器部分4。其中整流器部分2接收交流電輸入，并對(duì)交流電輸入進(jìn)行全橋或半橋整流，圖I所示為全橋整流。濾波器部分3對(duì)整流器部分2輸出的DC電壓進(jìn)行濾波，濾波器部分3通常由高壓大容量的電容器進(jìn)行串并聯(lián)來形成。逆變器部分4將濾波器部分3輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到適合于電機(jī)的輸出電壓、頻率的功率輸出信號(hào)，逆變器部分4通常包括諸如IGBT、MOSFET的功率晶體管以及相應(yīng)的控制、以及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。除此之外，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器I在整流器部分2和濾波器部分3之間串聯(lián)有DC電感5，用于減小輸入電流諧波，從而減小輸入和母線電流有效值，改善電路的功率因數(shù)。由于交流電頻率是50-60HZ，所以電感的體積一般比較大，如果將電感放入產(chǎn)品內(nèi)部，會(huì)增加產(chǎn)品的尺寸；或者需要考慮大體積電感對(duì)產(chǎn)品震動(dòng)測(cè)試的影響，需要增加很多額外的產(chǎn)品部件，更進(jìn)一步的增加了產(chǎn)品尺寸和成本。因而將電感放在常規(guī)驅(qū)動(dòng)器的外部，這樣可以對(duì)常規(guī)驅(qū)動(dòng)器不做過多的修改，簡(jiǎn)化了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的具有上述DC電感的驅(qū)動(dòng)器與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器相比，在選用元件參數(shù)相同或者類似、以及產(chǎn)品尺寸不變的情況下可以在一定程度上提高驅(qū)動(dòng)器的額定功率，滿足用戶的更多應(yīng)用需求，優(yōu)化用戶的應(yīng)用成本。
此外，在驅(qū)動(dòng)器的外部扼流圈上可以附加一個(gè)通信模塊61，通信模塊61可以與驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的通信模塊62進(jìn)行通信。在通信模塊61的存儲(chǔ)器中包含有電感5的參數(shù)，驅(qū)動(dòng)器I通過通信模塊61、62之間的通信來識(shí)別電感的參數(shù)信息。當(dāng)從通信模塊61獲得正確的電感參數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器I將啟動(dòng)并可以工作。當(dāng)從通信模塊61獲得不正確的電感參數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器I將被禁止工作。圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于交流電機(jī)的帶有外部交流電感的驅(qū)動(dòng)器的原理示意圖。參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器I包括由功率二極管晶閘管組成的整流器部分2、濾波器部分3以及逆變器部分4。其中整流器部分2接收交流電輸入，并對(duì)交流電輸入進(jìn)行全橋的整流。濾波器部分3對(duì)整流器部分2輸出的DC電壓進(jìn)行濾波，濾波器部分3通常由高壓大容量的電容器進(jìn)行串并聯(lián)來形成。逆變器部分4將濾波器部分3輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到適合于電機(jī)的輸出電壓、頻率的功率輸出信號(hào)，逆變器部分4通常包括諸如IGBT、MOSFET的功率晶體管以及相應(yīng)的控制、以及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。除此之外，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器I在每相交流電輸入和整流器部分2之間串聯(lián)有AC電感5，用于減小交流輸入電流諧波，從而減小輸入和母線電流有效值,改善電路的功率因數(shù)。由于交流電頻率是50-60HZ，所以電感的體積一般比較大，如果將電感放入產(chǎn)品內(nèi)部，會(huì)增加產(chǎn)品的尺寸；或者需要考慮大體積電感對(duì)產(chǎn)品震動(dòng)測(cè)試的影響，需要增加很多額外的產(chǎn)品部件，更進(jìn)一步的增加了產(chǎn)品尺寸和成本。因而將電感放在常規(guī)驅(qū)動(dòng)器的外部，這樣可以對(duì)常規(guī)驅(qū)動(dòng)器不做過多的修改，簡(jiǎn)化了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的具有上述AC電感的驅(qū)動(dòng)器與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器相比，在選用元件參數(shù)相同或者類似、以及產(chǎn)品尺寸不變的情況下可以在一定程度上提高驅(qū)動(dòng)器的額定功率，滿足用戶的更多應(yīng)用需求，優(yōu)化用戶的應(yīng)用成本。此外，在驅(qū)動(dòng)器的外部電感上可以附加一個(gè)通信模塊61，通信模塊61可以與驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的通信模塊62進(jìn)行通信。在通信模塊61的存儲(chǔ)器中存有電感5的參數(shù)，驅(qū)動(dòng)器I通過通信模塊61、62之間的通信來識(shí)別電感的參數(shù)信息。當(dāng)從通信模塊61獲得正確的電感參數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器I將啟動(dòng)并可以工作。當(dāng)從通信模塊61獲得不正確的電感參數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器I將被禁止工作。在交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入部分中使用本發(fā)明的外部的帶通信模塊的AC或DC電感，使得例如額定功率為18. 5kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠擴(kuò)展到較高功率要求的(例如22kW)應(yīng)用中，這可稱為“增加額定應(yīng)用”。為了實(shí)現(xiàn)該“增加額定應(yīng)用”方案，必須考慮下面的特殊設(shè)計(jì)(I)考慮“增加額定應(yīng)用”的要求來設(shè)計(jì)，例如考慮“增加額定應(yīng)用”的驅(qū)動(dòng)器PCB板的功率導(dǎo)線寬度、輸入/輸出功率電纜的規(guī)格、功率端子的參數(shù)、預(yù)充電繼電器、功率總線上的電容器參數(shù)、電流傳感器參數(shù)、功率開關(guān)及散熱片選擇等等；(2)實(shí)現(xiàn)并確保AC或DC電感與驅(qū)動(dòng)器之間的通信以避免在“增加額定應(yīng)用”中使用無外部電感驅(qū)動(dòng)器時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的損傷。雖然已經(jīng)圖示和描述了所考慮的本發(fā)明的示例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，隨著技術(shù) 的進(jìn)步，可以作出各種變更和修改并可以用等價(jià)物替換其元素而不背離本發(fā)明的真實(shí)范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(1)，包括 整流器部分(2)，接收交流電壓輸入，并對(duì)交流電壓輸入進(jìn)行整流； 濾波器部分(3)，對(duì)整流器部分(2)輸出的DC電壓進(jìn)行濾波；以及 逆變器部分(4)，將濾波器部分(2)輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出電壓， 其特征在于，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)還包括電感(5)，用于抑制工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)的電流諧波，減小輸入和母線電流有效值，改善電路的功率因數(shù)；包含電感(5)參數(shù)信息的第一通信模塊￠1);以及與第一通信模塊￠1)進(jìn)行通信的第二通信模塊(62)， 其中電感(5)和第一通信模塊(61)位于第一空間,工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)的其他部分位于第二空間，第一空間和第二空間物理上分開。
2.如權(quán)利要求I所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中電感(5)串聯(lián)在整流器部分(2)和濾波器部分⑶之間，電感(5)是直流電感。
3.如權(quán)利要求I所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中，電感(5)串聯(lián)在交流電輸入和整流器部分⑵之間，該電感(5)是交流電感。
4.如權(quán)利要求I所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)通過第一通信模塊(61)與第二通信模塊(62)之間的通信來識(shí)別電感(5)的參數(shù)信息，其中 當(dāng)從第一通信模塊￠1)獲得正確的、相匹配的電感參數(shù)時(shí)，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)將啟動(dòng)并可以工作。當(dāng)從第一通信模塊￠1)獲得不正確的電感參數(shù)時(shí)，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)將被禁止工作。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中，濾波器部分(3)由高壓大容量的電容器進(jìn)行串并聯(lián)來形成。
6.如權(quán)利要求1-4之一所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中逆變器部分(4)包括諸如IGBT、MOSFET的功率晶體管以及相應(yīng)的控制、以及驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路。
7.如權(quán)利要求1-4之一所述的工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(I)，其中整流器部分(2)通過由功率二極管或者晶閘管組成的全橋或半橋整流電路來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(1)，包括整流器部分(2)，接收交流電輸入，并對(duì)交流電輸入進(jìn)行整流；濾波器部分(3)，對(duì)整流器部分(2)輸出的DC電壓進(jìn)行濾波；以及逆變器部分(4)，將濾波器部分(2)輸出的DC電壓進(jìn)行逆變得到用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出電壓，其特征在于，所述工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(1)還包括電感(5)，用于抑制工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(1)的電流諧波，減小輸入和母線電流有效值，改善電路的功率因數(shù)；包含電感(5)參數(shù)信息的第一通信模塊(61)；以及與第一通信模塊(61)進(jìn)行通信的第二通信模塊(62)。其中電感(5)和第一通信模塊(61)位于第一空間，工業(yè)驅(qū)動(dòng)器(1)的其他部分位于第二空間，第一空間和第二空間物理上分開。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102655389SQ201110049798
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者李欣, 陳奉國 申請(qǐng)人:施耐德東芝換流器歐洲公司