一种变频器电路布局结构制造技术

一种变频器电路布局结构，包括整流单元、功率变换单元、直流母线单元、控制单板、接线端子和散热单元；整流单元和功率变换单元设置在散热单元上方，直流母线单元分为两部分，且分别位于功率变换单元的上下两面；控制单板位于功率变换单元上表面的直流母线单元上方；功率变换单元上表面的直流母线单元侧面设置有接线端子；本实用新型专利技术通过优化直流单元布局结构，减小直流母线单元与PIM之间的寄生电感，从而达到减小整体寄生电感的目的。本方案并未增加成本、通过布局直接缩短了直流单元与逆变单元之间的距离，即针对寄生电感本身进行优化，有效减小了系统整体寄生电感，解决响应的电压应力问题。应力问题。应力问题。

【技术实现步骤摘要】
一种变频器电路布局结构


[0001]本技术属于变频器
，特别涉及一种变频器电路布局结构。

技术介绍

[0002]变频器产品的典型应用方案中为电网输入后，经过整流单元电源将工频交流电转变为直流电，并经过直流母线单元电路进行能量缓冲，随后通过逆变单元电路将直流电压变换为可变频率的交流电压，用于电机端的变频调速运行。其中逆变单元电路中主要有两种类型的器件可供选择：即分离型器件IGBT管:主要用于中大功率段变频调速类产品；集成型器件PIM(Power Integrated Module),主要用于紧凑型、小功率段变频调速产品。
[0003]本专利所讨论的是：一种采用PIM类型器件的逆变电路布局结构方案。
[0004]PIM器件是将所需的IGBT集成到为一个整体的功率模块，外围只需要设计并焊接相应的控制电路、直流母线电路、整流电路即可实现一台完整变频调速设备的开发与装配。PIM中的IGBT芯片应用时有电压应力的范围限制，一旦芯片的管脚之间电压超过自身的限制值会造成不可逆的损坏。影响此电压的因素主要是电路中的寄生电感所致(基本原理为楞次定律，此处不再赘述)，而线路的寄生电感来自于两部分：
[0005](1)各类部件单元内部：PIM内部、整流单元内部、母线单元(电容)内部；此部分
[0006]的寄生电感一旦选定无法更改，此部分的寄生电感感量
[0007]占比较小；
[0008](2)各类器件单元之间：连接各部分单元之间的电路部分，例如PCB布线路径、
[0009]线缆环绕面积；此部分与结构布局关联度很大，此部分寄生电感的感量占比较大，会明显影响上述IGBT电压应力的表现。
[0010]当前变频器产品中，因为体积结构、功率要求等相对标准化，故上述分析的两种影响寄生电感的因素基本都会引入到产品中。
[0011](1)类影响因素,受制于器件自身故而很难直接进行优化，因其占比较小，影响相对弱；
[0012](2)类影响因素，依赖于实际的产品尺寸、结构布局情况等客观工程情况；经常会出现因寄生电感较大而导致IGBT电压应力超标的问题，目前通常的情况下是通过增加吸收电容的方案来解决此类问题；即通过增加电容，依靠电容对电压的稳压作用将寄生电感所产生的电压尖峰抑制住，并非直接减小寄生电感。而此方案带来的问题是：
[0013](1)成本、体积增加；
[0014](2)多引入一个器件多带来一个故障点；
[0015](3)因各个产品的布局不同，寄生电感感量存在差异，故而匹配的吸收电容容量、结构尺寸也不一致，很难实现归一化、标准化，增加了开发选型的难度等问题。

技术实现思路

[0016]本技术的目的在于提供一种变频器电路布局结构，以解决上述问题。
[0017]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0018]一种变频器电路布局结构，包括整流单元、功率变换单元、直流母线单元、控制单板、接线端子和散热单元；整流单元和功率变换单元设置在散热单元上方，直流母线单元分为两部分，且分别位于功率变换单元的上下两面；控制单板位于功率变换单元上表面的直流母线单元上方；功率变换单元上表面的直流母线单元侧面设置有接线端子；接线端子连接至整流单元，整流单元连接至直流母线单元，同时功率变换单元也连接至直流母线单元，功率变换单元的交流端连接接线端子。
[0019]进一步的，直流母线单元包括第一直流母线单元和第二直流母线单元；第一直流母线单元位于功率变换单元的下表面，第二直流母线单元位于功率变换单元的上表面。
[0020]进一步的，第一直流母线单元和第二直流母线单元均为电解电容串并联形成。
[0021]进一步的，第一直流母线单元的电容的+、
‑
极将直接焊接在功率变换单元的DC+、DC
‑
管脚上；第二直流母线单元的电容位于散热单元空间中，此部分的电容容量为整体容量的3/4。
[0022]进一步的，功率变换单元贴在散热单元上。
[0023]进一步的，散热单元包括散热器和散热风机，散热风机设置在散热器的侧面。
[0024]进一步的，整流单元、功率变换单元、直流母线单元、控制单板、接线端子和散热单元均设置在变频器壳体内。
[0025]进一步的，散热风机设置在变频器壳体上。
[0026]与现有技术相比，本技术有以下技术效果：
[0027]本技术提出一种变频器电路布局结构方案，不增加器件(吸收电容)的前提下，通过优化直流单元布局结构，减小直流母线单元与PIM之间的寄生电感，从而达到减小整体寄生电感的目的。本方案并未增加成本、通过布局直接缩短了直流单元与逆变单元之间的距离，即针对寄生电感本身进行优化，有效减小了系统整体寄生电感，解决响应的电压应力问题。
[0028]基于当前变频器产品中解决寄生电感的问题与需求，本专利提供了一种电路布局结构方案。该方案不增加器件(吸收电容)的前提下，通过优化直流单元布局结构，将直流母线单元拆分为两部分，分别针对PIM的开关过程(寄生电感电压应力产生的过程)、PIM稳态运行过程所需的能量，有效地减小直流母线单元与PIM之间的寄生电感，从而达到减小整体寄生电感，有效解决因此产生电压尖峰问题的目的。
[0029]本方案并未增加成本、通过布局直接缩短了直流单元与逆变单元之间的距离，即针对寄生电感本身进行优化，有效减小了系统整体寄生电感，解决响应的电压应力问题。不增加成本、不增加故障风险点、具有一定的普遍效果有益于归一化设计。
附图说明
[0030]图1变频器内部布局；
[0031]图2变频器局部放大图；
[0032]图3变频器局部放大图；
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本技术进一步说明：
[0034]本技术提供一种变频器电路布局结构方案。该方案针对变频器产品中通常通过增加吸收电容的方案解决寄生电感问题，而此方案在解决问题的同时又避免了常规方案所带来的不利影响。
[0035]该方案提出了一种新型的变频器内部电路结构布局结构，该种电路结构及电路连接关系针对变频器内部线路寄生电感导致电应力超标的相关问题，在未新引入器件的前提下(即不增加产品成本)，有效解决。变频器部件主要包括：整流单元1、功率变换单元(PIM IGBT)2、第一直流母线单元3、第二直流母线单元4、控制单板(包括操作面板)5、接线端子6以及散热风机7、散热器8等。
[0036]按照功率走向路径描述：从电网取电之后，通过输入接线端子连接至整流单元，整流单元输出为直流信号，接入直流母线单元(由电解电容串并联形式实现)形成DC+、DC
‑
，同时功率变换单元(PIM IGBT)的直流端也接在DC+、DC
‑
处，功率变换单元的交流端通过输出接线端子，以及铜排(或线缆)接至负载处。传感器(电流)为穿心型结构，套接在上述输出铜排或线缆。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频器电路布局结构，其特征在于，包括整流单元(1)、功率变换单元(2)、直流母线单元、控制单板(5)、接线端子(6)和散热单元；整流单元(1)和功率变换单元(2)设置在散热单元上方，直流母线单元分为两部分，且分别位于功率变换单元(2)的上下两面；控制单板(5)位于功率变换单元(2)上表面的直流母线单元上方；功率变换单元(2)上表面的直流母线单元侧面设置有接线端子(6)；接线端子(6)连接至整流单元(1)，整流单元(1)连接至直流母线单元，同时功率变换单元(2)也连接至直流母线单元，功率变换单元(2)的交流端连接接线端子(6)。2.根据权利要求1所述的一种变频器电路布局结构，其特征在于，直流母线单元包括第一直流母线单元(3)和第二直流母线单元(4)；第一直流母线单元(3)位于功率变换单元(2)的下表面，第二直流母线单元(4)位于功率变换单元(2)的上表面。3.根据权利要求1所述的一种变频器电路布局结构，其特征在于，第一直流母线单元(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏，李嘉琨，谭文杰，刘冬，
申请(专利权)人：西安智容传动技术有限公司，
类型：新型
国别省市：