【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种整流模块，用于将三相电源输入电压转换为电流调节的和电压调节的直流电压。
技术介绍
1、在实践中已知的是，基于具有绝缘栅电极的双极晶体管(igbt)的整流模块或开关电源可以为涂漆设备中的电泳涂漆产生直流电压。igbt的内部时钟频率(taktfrequenz)约为20khz，在高度为6高度单位(he)的19“的壳体中可以产生最大100a的电流和高达450v dc的电压。直流输出电压的残留波纹度在此小于1％。然而，由于非线性的电流消耗，会出现明显的谐波电流和交流输入电压的与谐波电流相关的失真。此外，这种开关电源的效率仅在90％的范围内，因为通过放热产生了损耗。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种整流模块，该整流模块具有减少的谐波电流辐射、提高的功率因数和最小的损耗功率。
2、根据本专利技术，该目的通过具有以下技术方案的特征的整流模块得以实现。
3、整流模块用于将三相电源输入电压转换为电流调节的和电压调节的直流输出电压。
4、整流模块优选地包括：
5、-调节电源整流器(geregelten netzgleichrichter)，用于从三相电源输入电压产生直流电压、尤其是恒定的中间电路电压；
6、-逆变器，用于将直流电压转换为脉宽调制的交流电压；
7、-高频变压器(hf变压器)，用于传输脉宽调制的交流电压；
8、-整流器，用于将脉宽调制的交流电压转换为直流输出电压；
10、-冷却装置，用于提供冷却介质流，
11、其中调节电源整流器在输入侧与电源接头连接并且在输出侧与逆变器连接，其中逆变器在输入侧与调节电源整流器连接并且在输出侧与高频变压器连接，其中高频变压器在输入侧与逆变器连接并且在输出侧与整流器连接，其中整流器在输入侧与高频变压器连接并且在输出侧可以与电极、尤其是阳极连接。
12、在此处的前提尤其是，整流模块具有紧凑的尺寸和尽可能小的重量，高达2500hm的设立高度是可行的，模块防空载且防短路，残留波纹度低，并且可以施加宽范围的电源电压。此外，在450v的最大电压和120a的最大电流强度下可以实现32kw的输出功率。此外，该模块优选地在高的调节精度下既是电流调节的又是电压调节的。此外，还存在美国保险商试验认证(ul认证)的可能性。
13、本专利技术基于如下基本构思，即，将有源前端(afe)的技术用于电源整流，尤其以便实现整流模块的高效率，该整流模块优选地用于在涂漆设备中对工件进行电泳涂漆。该技术也以“三相六开关boost型功率因数校正”的名称为人所知，其与现有技术的可比较的实施方案相比，能够以类似的成本提高效率并降低谐波电流辐射。此外，通过整流模块的部件的下面描述的布置以及所选部件的高效冷却确保减小了损耗和干扰。
14、术语“电流”在本说明书和所附技术方案中被理解为电学意义上的电流。
15、术语“可连接”和“连接”在本说明书和所附技术方案中的既被理解为直接电连接也被理解为间接电连接。在间接连接的情况下可以规定，其他的元件布置在两个相互连接的或可相互连接的元件之间。
16、在本说明书和所附技术方案中，除非另有说明，否则术语“部件”、“元件”和“构件”作同义地使用。
17、整流模块经由电源接头与用于三相电源输入电压的源连接。电源电压或电源输入电压优选地在50hz至60hz的电源频率下在380v至460v的范围内。电源电流强度在400v的电源电压下优选地为50a。
18、在对工件、尤其是车辆车身进行电泳涂漆的使用中，电极形成阳极并且相应的工件形成相关联的阴极。
19、调节电源整流器和逆变器可以被构造为共同的构件或单独的构件。
20、调节电源整流器优选地将作为三相交流电压的电源输入电压转换成直流电压或中间电路电压uz。
21、逆变器优选地将中间电路电压uz转换为脉宽调制的交流电压(pwm交流电压)。
22、由中间电路电压uz产生的pwm交流电压经由hf变压器例如以相对应的变比从初级电路传输到次级电路。
23、为了使hf变压器构造得尽可能紧凑和低损耗，使用特殊的铁氧体磁芯和/或特殊的高频线束，其中线束在高频范围内的较高质量基于有效参与电流流动的截面的增大。
24、同时，在施加在hf变压器的输入侧上的初级电路与对应地施加在hf变压器的输出侧上的次级电路之间经由hf变压器实现电(galvanisch)分离。换言之，hf变压器将电源输入电压的源与电极电分离。
25、尤其是输出整流器的整流器确保pwm交流电压的整流、尤其是通过桥式整流进行整流，其中借助基于碳化硅(sic)的肖特基二极管实现该输出整流。
26、控制装置优选地是中央调节卡(reglungskarte)或具有canopen接口的调节板、例如vsq卡，并且包括数字信号处理器(dsp)或被构造为这种数字信号处理器。数字信号处理器在此优选地为微处理器。
27、可以有利的是，调节电源整流器是afe或被构造为afe。
28、afe基本上是下述电路，利用该电路由三相交流电压产生直流电压。
29、虽然用传统的二极管桥进行整流具有仅以脉冲形式从电源获取电流的缺点，这导致高的谐波和谐波电流辐射，但是可以通过afe来调控和改进功率因数、甚至是高达1的功率因数。此外，借助afe可以对中间电路电压uz进行调控，并且因此能够实现用于三相供电的整流模块的宽范围输入。
30、通过开关晶体管的矢量调节来实现电流流动方向、功率因数和中间电路电压uz的可变的调控。这种电路连接的基本原理是升压斩波器或boost变换器(作为afe扼流阀和下游的晶体管的组合)，由此中间电路电压uz必须总是高于宽范围输入的最大峰值。
31、使用afe技术能够使内部中间电路电压(dc link电压)保持恒定，其在传统的整流模块中根据相应的电源电压及其允差的波动而波动。由此，可以以较少的储量来对相对应的hf变压器和电源布线的尺寸进行设计，这实现了hf变压器中的较低的损耗并且由此实现整流模块的较高的包装密度和伴随而来的较小的外形尺寸。
32、此外，通过使用afe技术，在很大程度上消除了如由传统的整流器产生的电源无功电流，并且将谐波电流辐射或总谐波电流失真(thdi)显著地减小到小于3％。
33、然后经由逆变器将恒定的中间电路电压uz转换成脉宽调制的(pwm)交流电压。
34、还可以规定，冷却装置是用于提供冷却空气流的通风机，并且通风机通向高频变压器和/或整流器以进行空气冷却。
35、通过在通风机的流动方向上的相对应的布置，用冷却空气流通向或环流hf变压器和/或整流器，由此实现有效的冷却。通过对一个或两个部件进行冷却减少了由热导致的损耗和干扰，并且因此提高了整流模块的效率。
36、通风机优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种整流模块(100)，用于将三相电源输入电压转换为电流调节的和电压调节的直流输出电压，其中所述整流模块(100)包括：
2.根据权利要求1所述的整流模块(100)，其特征在于，所述调节电源整流器(112)是有源前端或被构造为有源前端。
3.根据权利要求1或2所述的整流模块(100)，其特征在于，所述冷却装置(136)是用于提供冷却空气流(140)的通风机(138)，并且所述通风机(138)通向所述高频变压器(124)和/或所述整流器(126)以进行空气冷却。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述高频变压器(124)至少相对于所述调节电源整流器(112)、所述逆变器(113)和所述控制装置(114)被屏蔽。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)包括输入滤波装置(110)、尤其是LCL滤波装置，所述输入滤波装置在输入侧能与所述电源接头(142)连接并且在输出侧与所述调节电源整流器(112)连接，并且所述输入滤波装置被配设为，使得所述输入滤波装
6.根据权利要求1至5中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)包括输出滤波装置(128)，所述输出滤波装置在输入侧与所述整流器连接并且能在输出侧与所述电极连接，并且所述输出滤波装置被配设为，使得所述输出滤波装置将所述直流输出电压的电流和/或电压测量值传输至所述控制装置(114)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)具有数据接口(118)，借助所述数据接口能在所述整流模块(100)的所述控制装置(114)与外部网络之间交换数据。
8.根据权利要求7所述的整流模块(100)，其特征在于，所述数据接口(118)包括Profinet/CANopen网关(120)或以太网IP接口，或被构造为Profinet/CANopen网关(120)或以太网IP接口。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述控制装置(114)尤其借助脉冲宽度调制(PWM)对所述调节电源整流器(112)和/或所述逆变器(113)和/或所述冷却装置(136)进行控制和/或调节。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述控制装置(114)被设计用于监测所述整流模块(100)的一个或多个部位处的温度，尤其是所述冷却装置(136)、所述调节电源整流器(112)、所述逆变器(113)和所述高频变压器(124)的温度。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述控制装置(114)和/或所述数据接口(118)与直流供电接头(156)连接。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述调节电源整流器(112)和/或所述逆变器(113)包括一个或多个基于碳化硅(SiC)的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述调节电源整流器(112)和/或所述逆变器(113)的开关频率为至少40kHz。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)包括用于产生和提供用于所述控制装置(114)的内部辅助电压的内部供电单元(116)，所述内部供电单元在输入侧与所述电源接头连接并且在输出侧与所述控制装置(114)连接。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)的效率为高达97％和/或在20％至100％输出功率的范围内所述整流模块(100)的功率因数为0.99至1.0。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种整流模块(100)，用于将三相电源输入电压转换为电流调节的和电压调节的直流输出电压，其中所述整流模块(100)包括：
2.根据权利要求1所述的整流模块(100)，其特征在于，所述调节电源整流器(112)是有源前端或被构造为有源前端。
3.根据权利要求1或2所述的整流模块(100)，其特征在于，所述冷却装置(136)是用于提供冷却空气流(140)的通风机(138)，并且所述通风机(138)通向所述高频变压器(124)和/或所述整流器(126)以进行空气冷却。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述高频变压器(124)至少相对于所述调节电源整流器(112)、所述逆变器(113)和所述控制装置(114)被屏蔽。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)包括输入滤波装置(110)、尤其是lcl滤波装置，所述输入滤波装置在输入侧能与所述电源接头(142)连接并且在输出侧与所述调节电源整流器(112)连接，并且所述输入滤波装置被配设为，使得所述输入滤波装置将所述三相电源输入电压的电流和/或电压测量值传输至所述控制装置(114)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)包括输出滤波装置(128)，所述输出滤波装置在输入侧与所述整流器连接并且能在输出侧与所述电极连接，并且所述输出滤波装置被配设为，使得所述输出滤波装置将所述直流输出电压的电流和/或电压测量值传输至所述控制装置(114)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的整流模块(100)，其特征在于，所述整流模块(100)具有数据接口(118)，借助所述数据接口能在所述整流模块(100)的所述控制装置(114)与外部网络之间交换数据。
8.根据权利要求7所述的整流模块(100)，其特征在于，所述数据接口(118)包括p...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·维格，M·拉姆赛尔，安德烈斯·莱兴巴赫，塞巴斯帝安·里德，
申请(专利权)人：杜尔系统股份公司，
类型：发明
国别省市：
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