一种基于SiC的水冷式大功率制动单元制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，包括外壳，所述外壳内设有水冷板，所述水冷板上设有正公共直流母排、负公共直流母排、输出直流母排以及与正公共直流母排和负公共直流母排相连的SiC功率器件、过压检测电路、过载检测电路、驱动电路、控制电路以及方块式薄膜电容，所述SiC功率器件分别与驱动电路相连，所述驱动电路与控制电路相连,所述正公共直流母排、负公共直流母排与外接电控设备相连且正公共直流母排上设有过温保护装置，所述过压检测电路、过载检测电路和方块式薄膜电容与控制电路相连并焊接在控制电路板上。本发明专利技术体积小、噪音小、精度高、效率高、运行稳定、可靠性高，还可以大大降低制动单元自身的功耗，延长使用寿命。

A water-cooled high power braking unit based on SiC

The invention discloses a water-cooled large power brake unit based on SiC, including the shell, the shell is provided with a water cooling plate, wherein the water cooling plate is provided with a positive and negative public DC bus public DC bus and output DC bus and is connected with the public DC bus and the negative public DC bus SiC power device, overvoltage overload detection circuit, detection circuit, drive circuit, control circuit and box type thin film capacitor, the SiC power devices are respectively connected with the driving circuit, the driving circuit is connected with the control circuit, the positive and negative public DC bus public DC bus and external control equipment is connected and the public DC bus is provided with over temperature the overvoltage protection device, detection circuit, overload detection circuit and box type thin film capacitor is connected with the control circuit and the control circuit board welding. The invention has the advantages of small size, small noise, high precision, high efficiency, stable operation and high reliability, and can greatly reduce the power consumption of the braking unit and prolong the service life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于属于电力电子技术和自动控制
，具体涉及一种基于SiC的水冷式大功率制动单元。
技术介绍
大功率制动单元是大型传动系统能耗制动最关键的设备之一，它的性能直接影响整个系统的安全。比如在矿用提升机应用中，提升机将重物从地面运送到井底时，电动机由电动状态转为发电状态，而制动单元就肩负着将电动状态下产生的多余能量以能耗散热的方式泄放的重要任务，时刻保护提升机的正常运行，责任重大。目前，使用最多的大功率制动单元产品来自ABB、Vacon和Siemens等国际知名企业，其价格高、供货周期长、工作频率低、功耗高、散热慢且售后服务难以保证，这给国内用户带来了诸多不便。为解决这些问题并且占领国内市场，国内也推出了小功率制动单元，但因其无法进入大功率应用场合，所以与国际知名企业的产品相比还存在很大差距。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种体积小、噪音小、精度高、效率高、运行稳定、可靠性高的基于SiC的水冷式大功率制动单元。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，包括外壳，所述外壳内设有水冷板，所述水冷板上设有正公共直流母排、负公共直流母排、输出直流母排以及与正公共直流母排和负公共直流母排相连的SiC功率器件、过压检测电路、过载检测电路、驱动电路、控制电路以及方块式薄膜电容，所述SiC功率器件分别与驱动电路相连，所述驱动电路与控制电路相连,所述正公共直流母排、负公共直流母排与外接电控设备相连且正公共直流母排上设有过温保护装置，所述过压检测电路、过载检测电路和方块式薄膜电容与控制电路相连并焊接在控制电路板上。进一步地，所述过温保护装置包括设置在正公共直流母排上的两个高精度温控开关且两个高精度温控开关中的常开触点串联后与控制电路串联。进一步地，所述控制电路还连接有负载比调节器、故障复位按钮、放电阈值切换开关、全载工作开关、工作模式转换开关，所述负载比调节器串联在过载检测电路中，所述全载工作开关并联在过载检测电路中，所述放电阈值切换开关连接在过压检测电路中。进一步地，所述正公共直流母排、负公共直流母排和输出直流母排通过母排固定件固定在水冷板上且正公共直流母排、负公共直流母排和输出直流母排与水冷板之间设有母排支撑绝缘子。进一步地，所述外壳包括前挡板、后挡板、左挡板、右挡板、上盖板和位于底部的制动单元支架，所述制动单元支架上设有水冷板固定板，所述水冷板固定板上设有水冷板。进一步地，所述水冷板的两侧边上分别设有出水口和进水口。进一步地，所述SiC功率器件为直流斩波电路中大功率制动单元专用的CAS300M17BM2模块。进一步地，所述驱动电路为PT62SCMD17驱动器。本专利技术相对现有技术具有以下有益效果：本专利技术主要采用直流斩波电路中大功率制动单元专用的SiC功率器件（CAS300M17BM2）、水冷板、正公共直流母排、负公共直流母排、输出直流母排、过压检测电路、过载检测电路、驱动电路（PT62SCMD17）、控制电路以及方块式薄膜电容、过温保护装置组成基于SiC的水冷式大功率制动单元，其中：正公共直流母排和负公共直流母排与外接电控设备相连，负责把回馈的能量输送到制动单元，过压检测电路检测到正公共直流母排两端的电压高于设定值时，制动单元的控制电路开始工作，通过比较产生频率可变的PWM调制信号，以此作为驱动信号，在驱动电路的作用下，SiC功率器件导通并把输送来的能量通过输出直流母排传送给快速散热型制动电阻（外配），快速散热型制动电阻（外配）将这部分能量以热能的形式消耗。同时，在SiC功率器件工作过程中产生的大量热能通过水冷板传递到外界，散热效果好，以保证SiC功率器件的正常工作。另外，由于SiC功率器件工作频率高、阻断电压高、开关损耗和通态比电阻较低且耐高温工作能力强，所以SiC功率器件不仅可以大大降低制动单元自身的的功耗，缩小体积，延长使用寿命，加快制动单元的响应速度，提高工作效率，保证产品的可靠性，而且能使制动单元的最大功率达到3600KW。本专利技术能用于对由变频器供电的电动机制动、大型传动的能耗制动、大惯性力矩的传动系统，或需急剧减速、刹车等使用变频器的场合，或需要快速制动的传动系统。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术过温保护装置的位置示意图；图3为本专利技术外壳结构示意图；图4为本专利技术外壳内部结构示意图；图5为本专利技术控制电路功能简图。本专利技术附图标记含义如下：1、SiC功率器件；2、驱动电路；3、控制电路；4、水冷板；5、方块式薄膜电容；6、母排固定件；7、母排支撑绝缘子；8、正公共直流母排；9、高精度温控开关；10、前挡板；11、上盖板；12、右挡板；13、左挡板；14、制动单元支架；15、水冷板固定板；16、后挡板；17、出水口；18、进水口；19、外壳；20、负公共直流母排；21、输出直流母排；22、过压检测电路；23、过载检测电路；RP、负载比调节器；SB2、故障复位按钮；S1、放电阈值切换开关；SB1、全载工作开关；S2、工作模式转换开关。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1-5所示，一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，包括外壳19，外壳19包括前挡板10、后挡板16、左挡板13、右挡板12、上盖板11和位于底部的制动单元支架14，制动单元支架14上设有水冷板固定板15，水冷板固定板15上设有水冷板4，水冷板4的两侧边上分别设有出水口17和进水口18，水冷板4上设有正公共直流母排8、负公共直流母排20、输出直流母排21以及与正公共直流母排8和负公共直流母排20相连的SiC功率器件1、过压检测电路22、过载检测电路23、驱动电路2、控制电路3以及方块式薄膜电容5，SiC功率器件1为直流斩波电路中大功率制动单元专用的CAS300M17BM2模块，驱动电路2为PT62SCMD17驱动器，SiC功率器件1分别与驱动电路2相连，驱动电路2与控制电路3相连,正公共直流母排8、负公共直流母排20和输出直流母排21通过母排固定件6固定在水冷板4上且正公共直流母排8、负公共直流母排20和输出直流母排21与水冷板4之间设有母排支撑绝缘子7，正公共直流母排8、负公共直流母排20与外接电控设备相连且正公共直流母排8上设有过温保护装置，用以检测正公共直流母排8的温度，过温保护装置包括设置在正公共直流母排8上的两个高精度温控开关9且两个高精度温控开关9中的常开触点串联后与控制电路3串联，过压检测电路22、过载检测电路23和方块式薄膜电容5与控制电路3相连并焊接在控制电路板上，方块式薄膜电容5用以储能和滤波，还能延长制动单元的使用寿命。控制电路3还连接有负载比调节器RP、故障复位按钮SB2、放电阈值切换开关S1、全载工作开关SB1、工作模式转换开关S2，负载比调节器RP串联在过载检测电路23中，全载工作开关SB1并联在过载检测电路23中，放电阈值切换开关S1连接在过压检测电路22中。主要的工作过程：当准备运行的绿色指示灯变亮时，说明制动单元连接的正公共直流母排8电压超过系统设定值，控制电路3发送驱动信号，由信号线将驱动信号发送给驱动电路2，驱动电路2驱动SiC功率器件1工作。SiC功率器件1导通后将快速散热型制动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，包括外壳（19），其特征在于：所述外壳（19）内设有水冷板（4），所述水冷板（4）上设有正公共直流母排（8）、负公共直流母排（20）、输出直流母排（21）以及与正公共直流母排（8）和负公共直流母排（20）相连的SiC功率器件（1）、过压检测电路（22）、过载检测电路（23）、驱动电路（2）、控制电路（3）以及方块式薄膜电容（5），所述SiC功率器件（1）分别与驱动电路（2）相连，所述驱动电路（2）与控制电路（3）相连,所述正公共直流母排（8）、负公共直流母排（20）与外接电控设备相连且正公共直流母排（8）上设有过温保护装置，所述过压检测电路（22）、过载检测电路（23）和方块式薄膜电容（5）与控制电路（3）相连并焊接在控制电路板上。

【技术特征摘要】
1.一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，包括外壳（19），其特征在于：所述外壳（19）内设有水冷板（4），所述水冷板（4）上设有正公共直流母排（8）、负公共直流母排（20）、输出直流母排（21）以及与正公共直流母排（8）和负公共直流母排（20）相连的SiC功率器件（1）、过压检测电路（22）、过载检测电路（23）、驱动电路（2）、控制电路（3）以及方块式薄膜电容（5），所述SiC功率器件（1）分别与驱动电路（2）相连，所述驱动电路（2）与控制电路（3）相连,所述正公共直流母排（8）、负公共直流母排（20）与外接电控设备相连且正公共直流母排（8）上设有过温保护装置，所述过压检测电路（22）、过载检测电路（23）和方块式薄膜电容（5）与控制电路（3）相连并焊接在控制电路板上。2.根据权利要求1所述的一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，其特征在于：所述过温保护装置包括设置在正公共直流母排（8）上的两个高精度温控开关（9）且两个高精度温控开关（9）中的常开触点串联后与控制电路（3）串联。3.根据权利要求1所述的一种基于SiC的水冷式大功率制动单元，其特征在于：所述控制电路（3）还连接有负载比调节器（RP）、故障复位按钮（SB2）、放电阈值切换开关（S1）、全载工作开关（SB1）、工作模式转换开关（S2），所述负载比调节器（RP）串联在过载检...

【专利技术属性】
技术研发人员：马保慧，王有云，丁军怀，朱奇先，林鸿元，袁小伟，蒋佳琛，张东，
申请(专利权)人：天水电气传动研究所有限责任公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62