專利名稱：一種高壓變頻器功率單元的電源電路板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路板，特別是指一種高壓變頻器功率單元的電 源電鴻4反。
背景技術：
隨著工業(yè)控制技術的發(fā)展，對以變頻器為主的電機調速裝置提出 了越來越高的技術要求，包括高性能的控制技術和高的可靠性。在高
壓變頻器中，尤其是6kV和10kV等級的高壓變頻器，其三相功率主 電路目前多采用功率單元串聯的方式，而且所有功率單元完全相同。 由于功率單元直接對功率和電壓進行變換和處理，而且數目多，因此 功率單元的性能和可靠性對于變頻器的性能和可靠性至關重要。
在功率單元的控制中，所有與控制相關的直流電源的電路板的可 靠性和成本都至關重要。目前市場上的產品，由于功率單元中的直流 母線電壓比較高，最高可超到lkV，開關電源的設計困難，所以一般 都是采用了外部通過高壓隔離變壓器單獨給每個功率單元供電的方 式，這種方式不但成本大大增加，而且由于需要在功率單元外部單獨 安裝，對系統(tǒng)的體積、操作人員的安全、系統(tǒng)的維護等都提出了較高 的要求。
在高壓變頻器的高性能控制中，如果能夠對每個功率單元的直流 母線電壓進行測量，可大幅提高變頻器的控制性能，且有助于操作人 員及早了解每個功率單元的狀態(tài)。目前市場上的產品，在一些性能要 求不高的應用場合，對功率單元的直流母線電壓不進行測量，或者僅 利用電壓傳感器對每相僅一個功率單元進行測量。對其他性能要求較 高的應用場合， 一般對于每個功率單元采用獨立的電流傳感器的方式 進行測量。這不但增加了系統(tǒng)的成本，而且安裝困難，維護工作量大
實用新型內容
有鑒于此，本實用新型在于提供一種高壓變頻器功率單元的電源
電路板，以解決上述需要采用外部高壓隔離變壓器對功率單元供電， 和增加電壓傳感器對功率單元直流母線電壓進行測量所帶來的成本增
加，維護量大，安裝困難等問題。
為解決上述問題，本實用新型提供一種高壓變頻器功率單元的電
源電鴻4反，包括
接入直流母線電壓的輸入接口，輸入接口連接預處理電路，所述 預處理電路將輸入接口的電壓分為三路輸出，輸出至連接的雙端反激
電路、電壓保護電路、電壓測量電路；所述電壓保護電路在測量電壓 超過閾值后，向連接的壓頻轉換電路發(fā)送故障信號；所述電壓測量電 路將電壓的測量值信號輸出至連接的壓頻轉換電路；所述壓頻轉換電 路將所述故障信號、測量值信號以相應的頻率信號通過連接的輸出接 口輸出；所述雙端反激電路將輸入的電壓進行調節(jié)穩(wěn)壓后輸出至連接 的繞組變壓器，繞組變壓器變壓后通過所述輸出接口輸出電壓。
所述繞組變壓器為多繞組變壓器，分別輸出5V電源電路、正/負 15V電源電^各、15V電源電^各、和/或24V電源電^各，所述各個電源電 路通過所述輸出接口輸出。所述雙端反激電路為串聯連接的二極管、 場效應管(MOSFET)、均壓電^各。
本實施例中的電路板，能夠提供高壓變頻器中對功率單元進行控 制所需要的各種直流電源，而且可對功率單元直流母線電壓進行狀態(tài) 判斷和對其電壓值進行測量，不需要額外增加高壓隔離變頻器和電壓 傳感器等，降低了系統(tǒng)成本、減少了安裝體積和操作人員的維護工作 量。
圖1是實施例的結構圖。
具體實施方式
為清楚說明本實用新型中的技術方案，下面給出優(yōu)選的實施例并 結合附圖詳細說明。
參見圖1，圖l是實施例中的結構圖，其中包括接入直流母線電 壓的輸入接口，輸入接口連接預處理電^各，所述預處理電路將輸入接 口的電壓分為三路輸出，輸出至連接的雙端反激電路、電壓保護電路、
電壓測量電路；所述電壓保護電路在測量電壓超過閾值后，向連接的 壓頻轉換電路發(fā)送故障信號；所述電壓測量電路將電壓的測量值信號 輸出至連接的壓頻轉換電路；所述壓頻轉換電路將所述故障信號、測 量值信號以相應的頻率信號通過連接的輸出接口輸出；所述雙端反激 電路將輸入的電壓進行調節(jié)穩(wěn)壓后輸出至連接的繞組變壓器，繞組變 壓器變壓后通過所述輸出接口輸出電壓。
其中，所述繞組變壓器為多繞組變壓器，分別輸出5V電源電路、 正/負15V電源電^各、15V電源電路、和/或24V電源電路，所述各個 電源電路通過所述輸出接口輸出。所述雙端反激電路為串聯連接的二 極管、場效應管(MOSFET)、均壓電路。
在實際應用中，圖1中的輸入接口可直接和功率單元中的直流母 線相連接，從功率單元的主電路本身直接取電，不需要增加外部通過 高壓隔離變頻器。由于直流母線的電壓一般在0.5kV~ l.lkV范圍，所 以可經預處理電路進行 一 定的濾波和降壓處理，便于后面采用通用的 電壓模塊產生所需要的各種直流電源。根據后面雙端反激電路設計方
壓處理。例如，當采用美國德州儀器(TI)公司的UC3844控制芯片 時，通過合理設計二極管和MOSFET器件的串聯，在功率單元直流母 線電壓為0.2kV~ 1.25kV范圍內雙端反激電路都可正常工作。完全可 滿足需要。
雙端反激電路和多繞組變壓器相連接，組成電源變換的核心部分。 其中，多繞組變壓器為根據需要進行特殊設計的變壓器，其繞組數目 與要產生的電源電路數目直接相關。多繞組變頻器的性能和可靠性都 至關重要。多繞組變頻器連4妻24V電^各，15V電源電^各，正/負15V電源電 路，5V電源電路等分別產生24V電源，15V電源，正/負15V電源和 5V電源。其中，24V電源一般可為功率單元中的可控硅(SCR)的驅 動、溫度繼電器的控制等提供電源；正/負15V為電壓保護電路、電壓 測量電路及通過輸出接口連接的其他控制電路等所用到的部分芯片提 供電源；+15V電源為獨立電源，一^:通過輸出4妄口對外部提供獨立 電源，例如對功率器件絕緣柵型雙極性晶體管(IGBT)等提供驅動所 需獨立電源；+5V電源為控制芯片及通過輸出接口連接的其他電路提 供電源。此4路電源皆為獨立電源，各電源的地可根據設計需要可部 分或全部相連沖妄。
電壓保護電路的功能是對預處理電路輸出的測量電壓和預設定的 閾值進行比較，以確定功率單元的直流母線電壓是否過高或過低，同 時根據過高或過低的程度進行報警提示或故障停機處理。當系統(tǒng)出現 報警或故障停機等狀態(tài)信息時，經壓頻轉換電路，將故障信號由輸出 接口輸出。
電壓測量電路的功能，對預處理電路后得到的電壓進行測量，可 等比例計算出功率單元的直流母線電壓。測量電壓值信號經壓頻轉換 電路，將以一定頻率的高頻信號經輸出接口輸出。需注意的是，傳輸 電壓測量值的頻率信號和傳遞報警/故障狀態(tài)信息的頻率信號不同，外 部控制電路可以才艮據輸出接口的輸出光信號的頻率進行相應判斷和處 理。由于報警/故障狀態(tài)信息更加重要，所以其頻率信號更高，可提高 傳輸速度，便于主控系統(tǒng)及時進行處理。
圖1中的各部分電路在具體布局位置上可調整，不影響整個電路 板的正常工作。
對于本實用新型各個實施例中所闡述的一種高壓變頻器功率單元 的電源電路板，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種高壓變頻器功率單元的電源電路板，其特征在于，包括接入直流母線電壓的輸入接口，輸入接口連接預處理電路，所述預處理電路將輸入接口的電壓分為三路輸出，輸出至連接的雙端反激電路、電壓保護電路、電壓測量電路；所述電壓保護電路在測量電壓超過閾值后，向連接的壓頻轉換電路發(fā)送故障信號；所述電壓測量電路將電壓的測量值信號輸出至連接的壓頻轉換電路；所述壓頻轉換電路將所述故障信號、測量值信號以相應的頻率信號通過連接的輸出接口輸出；所述雙端反激電路將輸入的電壓進行調節(jié)穩(wěn)壓后輸出至連接的繞組變壓器，繞組變壓器變壓后通過所述輸出接口輸出電壓。
2、 根據權利要求1所述的高壓變頻器功率單元的電源電路板， 其特征在于，所述繞組變壓器為多繞組變壓器，分別輸出5V電源電 路、正/負15V電源電路、15V電源電路、和/或24V電源電路，所述 各個電源電路通過所述輸出接口輸出。
3、 根據權利要求1所述的高壓變頻器功率單元的電源電路板， 其特征在于，所述雙端反激電路為串聯連接的二極管、場效應管 MOSFET、均壓電^各。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓變頻器功率單元的電源電路板，包括接入直流母線電壓的輸入接口，輸入接口連接預處理電路，所述預處理電路將輸入接口的電壓分為三路輸出，輸出至連接的雙端反激電路、電壓保護電路、電壓測量電路；所述電壓保護電路在測量電壓超過閾值后，向連接的壓頻轉換電路發(fā)送故障信號；所述電壓測量電路將電壓的測量值信號輸出至連接的壓頻轉換電路；所述壓頻轉換電路將所述故障信號、測量值信號以相應的頻率信號通過連接的輸出接口輸出；所述雙端反激電路將輸入的電壓進行調節(jié)穩(wěn)壓后輸出至連接的繞組變壓器，繞組變壓器變壓后通過所述輸出接口輸出電壓。繞組變壓器為多繞組變壓器，轉換多種電源電路通過所述輸出接口輸出。
文檔編號H02H7/10GK201341112SQ200920004020
公開日2009年11月4日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權日2009年1月23日
發(fā)明者余維成, 衛(wèi)三民, 張和平, 李發(fā)海, 蘇位峰, 郭偉彰, 黃小光 申請人:江蘇力普電子科技有限公司;北京浩普華清電氣技術有限公司