專利名稱：電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電力電子功率器件控制元件的布置方法，尤其是指一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器中的功率控制電路板的布置方法。本發(fā)明還涉及一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器中功率控制電路板的排布結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電傳動(dòng)電力電子功率變換器是一種電傳動(dòng)中十分重要的半導(dǎo)體功率器件，由于電傳動(dòng)電力電子功率變換器具有節(jié)能、降噪，加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)在的電傳動(dòng)電力電子功率變換器一般包括高壓控制和功率控制兩個(gè)部分，在功率控制部分主要是由功率元件和功率控制系統(tǒng)兩部分所組成，在現(xiàn)有的產(chǎn)品中對(duì)于功率元件(如IGBT)的控制是通過一整塊的電路控制板來(lái)控制的，在電路板上同時(shí)包括電源、數(shù)字和模擬三部分，即將所有的控制器件組裝在一整塊的印制電路板上，再將印制電路板安裝在器件箱內(nèi)。可是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)將所有控制元器件全部安裝在一塊印制電路板上，將給檢修和更換帶來(lái)很多麻煩，一方面使得電器柜控制板控制盒顯得十分龐大，整個(gè)控制盒的重量加重，安裝運(yùn)輸都不方便；另一方面，由于所有的控制器件均安裝在整塊的印制電路板上，對(duì)于維修和更換都十分不利，往往因一部分出現(xiàn)問題而不得不將整塊電路板換下來(lái)，維修成本高。因此很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。在對(duì)我國(guó)的專利文獻(xiàn)搜索中尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)內(nèi)容的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制電路板布置的不足，提出一種新型的電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制電路板的布置方法。該控制電路板的布置方法具有控制電路板所占體積小，維修更換方便，維修成本降低的特點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述方法的電路板組合結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的技術(shù)實(shí)施方案是將電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)器件按照一定的功能設(shè)置進(jìn)行多線路板組合分割。即將電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制系統(tǒng)器件分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，其中電源部分主要是控制器的電源輸入輸出部分；模擬部分主要是進(jìn)行模擬量和開關(guān)量的處理，完成控制部分的輸入輸出功能，所有外部信號(hào)在進(jìn)入數(shù)字部分之前，以及數(shù)字部分對(duì)外部元器件進(jìn)行控制的信號(hào)，都由模擬部分來(lái)處理，包括直流電壓、電流、交流電流、接觸器、故障信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度和整車控制信號(hào)等；數(shù)字部分包括CAN控制部分、邏輯處理部分和控制算法部分；驅(qū)動(dòng)部分主要是實(shí)現(xiàn)分配脈沖、IGBT故障保護(hù)等功能。其特征在于將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分任意組合成兩塊以上的電路板，可以是將電源、模擬、數(shù)字每個(gè)部分的器件分別安置在獨(dú)立的印制電路板上；也可以是將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分中任意兩部分組合安置在一塊電路板上，剩下的部分單獨(dú)安置在另一塊電路板上。并將三部分組合成的電路板與驅(qū)動(dòng)板一起分別安裝在控制裝置內(nèi)不同的位置上。其中電源、模擬、數(shù)字三部分組成的印制板集中安置在同一個(gè)控制盒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)板另行獨(dú)立安裝在功率器件模塊上。其具體結(jié)構(gòu)可以是將電源、模擬和數(shù)字三個(gè)部分，分別獨(dú)立安置在印制板上，形成電源板、模擬板和數(shù)字板，并把電源板、模擬板和數(shù)字板集中安裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，其中電源板放置在控制盒最左面或右面，由柜體控制插頭輸入直流電源，車體為地。經(jīng)過電源板上的電源模塊處理后，電源板產(chǎn)生三組共地的電源給整個(gè)控制器使用；模擬板安裝在電源板旁邊。模擬板與控制器中多數(shù)部件都有聯(lián)系，比如電源板、驅(qū)動(dòng)板、數(shù)字板和元器件等；數(shù)字板疊放在模擬板之上，通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。也可以將電源部分與模擬部分合并安裝在一塊電路板上，數(shù)字部分單獨(dú)另外安置在一塊印制板上，數(shù)字部分電路板在控制器件箱內(nèi)安裝在電源部分與模擬部分電路板之上，并通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。
本發(fā)明由于采用了多電路板的方式將電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)分置布置，并通過合理的排列，減少了控制系統(tǒng)電路板所占的空間，從而大大減少了電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制系統(tǒng)的體積，而且電傳動(dòng)電力電子功率變換器任一控制部分的電路損壞，更換時(shí)只需更換其中被損壞的部分就可以了，因此給控制系統(tǒng)的安裝和維修也帶來(lái)了許多方便，維修成本降低。
附圖及說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電氣線路分割示意圖。
圖中1、電源板2、模擬板3、數(shù)字板4、控制器盒5、控制插頭6、驅(qū)動(dòng)板。
具體實(shí)施例方式
附圖給出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
從附圖中可以看出，本發(fā)明為一電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)器件布置方法，其特點(diǎn)在于將電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)器件按照一定的功能設(shè)置進(jìn)行多線路板組合分割。即將電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制系統(tǒng)器件分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，其中電源部分主要是控制器的電源輸入輸出部分；模擬部分主要是進(jìn)行模擬量和開關(guān)量的處理，完成控制部分的輸入輸出功能，所有外部信號(hào)在進(jìn)入數(shù)字部分之前，以及數(shù)字部分對(duì)外部元器件進(jìn)行控制的信號(hào)，都由模擬部分來(lái)處理，包括直流電壓、電流、交流電流、接觸器、故障信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度和整車控制信號(hào)等；數(shù)字部分至少包括CAN控制部分、邏輯處理部分和控制算法部分的DSP及外圍電路、可編程邏輯單元、CAN總線收發(fā)器、LED指示燈、測(cè)試插針等模塊；驅(qū)動(dòng)部分主要是實(shí)現(xiàn)分配脈沖、IGBT故障保護(hù)等功能。其特征在于將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分任意組合成兩塊以上的電路板，可以是將電源、模擬、數(shù)字每個(gè)部分的器件分別安置在獨(dú)立的印制電路板上；也可以是將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分中任意兩部分組合安置在一塊電路板上，剩下的部分單獨(dú)安置在另一塊電路板上。并將三部分組合成的電路板與驅(qū)動(dòng)板一起分別安裝在控制裝置內(nèi)不同的位置上。其中電源、模擬、數(shù)字三部分組成的印制板集中安置在同一個(gè)控制盒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)板另行獨(dú)立安裝在功率器件模塊上。
實(shí)施例一一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)裝置，控制系統(tǒng)分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，其特點(diǎn)是電源、模擬和數(shù)字三個(gè)部分分別安置在獨(dú)立的印制電路板上，形成電源板1、模擬板2和數(shù)字板3。把電源板1、模擬板2和數(shù)字板3集中安裝在一控制盒4內(nèi)，其中電源板1放置在控制盒4最左面或右面，由柜體控制插頭5輸入+24V(+18～+36V)直流電源，車體為地。經(jīng)過電源板1上的電源模塊處理后，電源板1產(chǎn)生三組共地的電源給整個(gè)控制器使用；模擬板2安裝在電源板1旁邊。模擬板2與控制器中多數(shù)部件都有聯(lián)系，比如電源板、驅(qū)動(dòng)板、數(shù)字板和元器件等；數(shù)字板3疊放在模擬板2之上，通過印制板96芯插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。驅(qū)動(dòng)部分6獨(dú)立自行獨(dú)立制成印制板形成驅(qū)動(dòng)板，直接安裝在IGBT功率模塊上。采取這種分置方式具有便于維修，成本低，安裝位置靈活的特點(diǎn)。
實(shí)施例二一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)裝置，控制系統(tǒng)分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，其特點(diǎn)在于將電源部分與模擬部分合并安置在一塊電路板上，數(shù)字部分單獨(dú)另外安置在一塊電路板上，數(shù)字部分電路板在控制器件箱內(nèi)安裝在電源部分與模擬部分電路板之上，并通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。驅(qū)動(dòng)部分仍獨(dú)立自行獨(dú)立制成印制板形成驅(qū)動(dòng)板，直接安裝在IGBT功率模塊上。采取這種分置方式，具有電路回路最小，電磁兼容性能好，抗干擾能力強(qiáng)，整體簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法，為電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)布置方法，其特征在于將電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)器件按照一定的功能設(shè)置進(jìn)行多線路板組合分割；即將電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制系統(tǒng)器件分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，將電源、模擬和數(shù)字三部分任意組合成兩塊以上的印制電路板，并將三部分組合成的印制電路板與驅(qū)動(dòng)板一起分別安裝在控制裝置內(nèi)不同的位置上，其中電源、模擬、數(shù)字三部分組成的印制板集中安置在同一個(gè)控制盒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)板另行獨(dú)立安裝在功率器件模塊上。
2.如權(quán)利要求1所述的電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法，其特征在于將電源、模擬和數(shù)字三個(gè)部分，分別獨(dú)立安置在印制板上，形成電源板、模擬板和數(shù)字板，并把電源板、模擬板和數(shù)字板集中安裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，其中電源板放置在控制盒最左面或右面，由柜體控制插頭輸入直流電源，車體為地；模擬板安裝在電源板旁邊；數(shù)字板疊放在模擬板之上，通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。
3.如權(quán)利要求1所述的電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法，其特征在于將電源部分與模擬部分合并安裝在一塊電路板上，數(shù)字部分單獨(dú)另外安置在一塊印制板上，數(shù)字部分電路板在控制器件箱內(nèi)安裝在電源部分與模擬部分電路板之上，并通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。
4.如權(quán)利要求1所述的電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法的裝置，為一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)裝置，其特征在于控制系統(tǒng)分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，且電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分分別安置在獨(dú)立的印制電路板上，形成電源板(1)、模擬板(2)、數(shù)字板(3)和驅(qū)動(dòng)扳(6)，且電源板(1)、模擬板(2)和數(shù)字板(3)集中安裝在一控制盒(4)內(nèi)，其中電源板(1)放置在控制盒(4)最左面或右面，由柜體控制插頭5輸入直流電源，車體為地；模擬板(2)安裝在電源板(1)旁邊；數(shù)字板(3)疊放在模擬板(2)之上，通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接。
5.如權(quán)利要求1所述的電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法的裝置，為一種電傳動(dòng)電力電子功率變換器的控制系統(tǒng)裝置，控制系統(tǒng)分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，其特征在于將電源部分與模擬部分合并安置在一塊電路板上，數(shù)字部分單獨(dú)分別安置在印制電路板上，數(shù)字部分印制電路板和電源部分與模擬部分印制電路板集中安置在一控制盒內(nèi)，且數(shù)字部分印制電路板在控制器件箱內(nèi)安裝在電源部分與模擬部分印制電路板之上，并通過印制板插頭插座與模擬板接口聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)部分另行獨(dú)立制成印制電路板，直接安裝在功率器件模塊上。
全文摘要
電傳動(dòng)電力電子功率變換器功率控制器件布置方法及裝置，將功率變換器的控制系統(tǒng)器件按照一定的功能設(shè)置進(jìn)行多線路板組合分割。即將電傳動(dòng)電力電子功率變換器控制系統(tǒng)器件分為電源、模擬、數(shù)字和驅(qū)動(dòng)四個(gè)部分，將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分任意組合成兩塊以上的電路板，可以是將電源、模擬、數(shù)字每個(gè)部分的器件分別安置在獨(dú)立的印制電路板上；也可以是將電源、模擬、數(shù)字三個(gè)部分中任意兩部分組合安置在一塊電路板上，剩下的部分單獨(dú)安置在另一塊電路板上。并將三部分組合成的電路板與驅(qū)動(dòng)板一起分別安裝在控制裝置內(nèi)不同的位置上。其中電源、模擬、數(shù)字三部分組成的印制板集中安置在同一個(gè)控制盒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)板另行獨(dú)立安裝在功率器件模塊上。
文檔編號(hào)H02P7/00GK1787721SQ20051003229
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者楊光, 蘇劍, 言艷毛, 楊洪波, 楊淑霞, 謝斌 申請(qǐng)人:中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所