專(zhuān)利名稱(chēng)：功率電子裝置的結(jié)構(gòu)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及功率電子裝置領(lǐng)域。本實(shí)用新型特別是涉及用于容納功率電子裝 置的結(jié)構(gòu)模塊和具有這種結(jié)構(gòu)模塊的開(kāi)關(guān)柜。
背景技術(shù)：
目前的功率電子裝置(Leistimgselektronik)(例如像發(fā)電機(jī)用的變頻器)能夠 處理數(shù)百A和數(shù)千V的電流。為使功率電子裝置與其周?chē)娊^緣，可能需要昂貴的構(gòu)造。如 果應(yīng)該使功率電子裝置主要通過(guò)空氣與其周?chē)^緣，那么可能必須遵守在具有不同電位的 部件之間的最小距離。在傳統(tǒng)的構(gòu)造中，容納例如變換器用的功率電子裝置的開(kāi)關(guān)柜的不同部件(冷卻 體、外殼、鐵芯等)直接固定在主框架上。這些部件可以以絕緣方式被安裝，但一般情況下 與對(duì)地電位的電纜連接。在這種情況下，電連接以絕緣方式被安裝。以絕緣和根據(jù)承受最 大工作電壓與對(duì)地電位之間的電位差的空氣擊穿能力的最小距離為條件，在傳統(tǒng)的構(gòu)造的 情況下存在部件能夠如何緊湊地被布置在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的極限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)在于，更加緊湊地構(gòu)成功率電子裝置用的開(kāi)關(guān)柜。該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題得以解決。本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式來(lái)自從屬 權(quán)利要求。本實(shí)用新型的一方面涉及用于容納功率電子裝置的結(jié)構(gòu)模塊。功率電子裝置在此 可以是電子裝置或者包括電子組件，所述電子組件能夠接通或者處理高于IOA和高于300V 的電流。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，結(jié)構(gòu)模塊包括主框架和固定在主框架上的副框 架。副框架相對(duì)于主框架電絕緣并被實(shí)施用以，與功率電子裝置的電壓相關(guān)地被設(shè)置為中 性電位。例如在包括功率電子裝置和以多相交流電流工作的電子系統(tǒng)中，中性電位可以是 各相的總和。一般情況下，中性電位與對(duì)地電位有所不同。將副框架設(shè)置為中性電位的優(yōu)點(diǎn)在于，可以節(jié)省空間和可以更加緊湊構(gòu)成功率電 子裝置。功率電子裝置的不同電位與中性電位之間的電位差可以明顯小于不同電位與對(duì)地 電位之間的電位差。除了可以節(jié)省空間外，包括結(jié)構(gòu)模塊的系統(tǒng)的絕緣測(cè)試也更加簡(jiǎn)單，因 為僅需檢查副框架在測(cè)試運(yùn)行時(shí)是否處于中性電位。如果不是這種情況，那么可以認(rèn)為，副 框架相對(duì)于周?chē)圆蛔銐蚪^緣。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，主框架和副框架包括導(dǎo)電部件或者由導(dǎo)電材 料、例如由板材或者鋼組成。副框架的導(dǎo)電部件或者導(dǎo)電的副框架本身例如可以借助電纜 與功率電子裝置的中性導(dǎo)線連接。副框架總體上為可以包含電子系統(tǒng)的所有功率部件的電絕緣構(gòu)造。例如，電子系
3統(tǒng)可以包括整流器或者變頻器，和功率電子裝置的所有部件除了輸入和輸出濾波器外均可 以布置在一個(gè)或者多個(gè)副框架內(nèi)。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，主框架被實(shí)施用以，與功率電子裝的電壓相關(guān) 地被設(shè)置為對(duì)地電位。這一點(diǎn)例如可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即主框架的導(dǎo)電部件或者導(dǎo)電 的主框架與電纜連接，所述電纜再與功率電子裝置的對(duì)地電位連接。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)、也就是 設(shè)置到對(duì)地電位的主框架和設(shè)置到中性電位并相對(duì)于主框架絕緣的副框架、以及又可以相 對(duì)于副框架絕緣的功率電子裝置產(chǎn)生一種多級(jí)結(jié)構(gòu)，其中絕緣僅必須使對(duì)地電位與中性電 位或中性電位與功率電子裝置的不同電位之間的電位差彼此絕緣?？商娲鼗蚋郊拥兀骺蚣芸梢约扰c地或?qū)Φ仉娢贿B接，或者主框架也可以以絕 緣的方式安裝在安裝地點(diǎn)上。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，副框架為安裝在主框架內(nèi)的內(nèi)框架。例如，主框 架可以柜式圍繞副框架。功率電子裝置的電部件又可以固定在內(nèi)框架內(nèi)。內(nèi)框架相對(duì)于主 框架絕緣并處于中性電位。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，副框架可與主框架解耦。耦合或解耦在此可以 以機(jī)械和/或者電方式進(jìn)行。因此出于維護(hù)目的可以使副框架與主框架解耦并且例如從該 主框架中取出。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，主框架裝備有用于將副框架從工作位置導(dǎo)入維 護(hù)位置的滑軌。副框架可以部分地從主框架移出，進(jìn)行維護(hù)并然后再將副框架裝入主框架 內(nèi)。在簡(jiǎn)單干涉或維護(hù)措施的情況下，可以不必完全拆卸副框架。副框架也可以在滑軌上這樣裝入主框架，使得副框架可以完全從主框架取出。這 當(dāng)在副框架的后側(cè)、也就是副框架的指向主框架的側(cè)處必須進(jìn)行維護(hù)的情況下或者在對(duì)副 框架后面的部件、例如主框架的部件必須進(jìn)行維護(hù)的情況下，導(dǎo)致簡(jiǎn)化的維護(hù)方案。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，滑軌包括電絕緣材料。因此主框架與副框架的 絕緣已可以利用用于將主框架與副框架機(jī)械連接或者耦合所使用的組件進(jìn)行并以這種方 式節(jié)省其他部件。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，主框架包括用于將副框架中的功率電子裝置與 主框架外部的部件連接的插撥連接。功率電子裝置例如與主框架的其他副框架內(nèi)的電子部 件或者與電子系統(tǒng)的其他部件的功率連接可以通過(guò)插頭或者插撥連接完成。這些插頭可以 與在ABB的電動(dòng)機(jī)ACS 1000用的變頻器情況下類(lèi)似地來(lái)構(gòu)成。此外，副框架內(nèi)的部件的控制和/或者饋電信號(hào)也可以通過(guò)插撥連接與電子系統(tǒng) 的其他部件耦合。因此如果應(yīng)該將副框架完全從主框架中取出的話，僅需松開(kāi)副框架與主 框架之間的插撥連接。例如，插撥連接或多個(gè)插撥連接可以這樣被實(shí)施，使得在從主框架拉 出副框架時(shí)電連接斷開(kāi)。此外，插撥連接在將副框架插入主框架時(shí)可以重新被連接。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，主框架被實(shí)施用于，容納多個(gè)副框架。以這種 方式可以達(dá)到模塊化結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)相同或者類(lèi)似構(gòu)成的副框架布置在一個(gè)主框架內(nèi)。例 如，多個(gè)副框架可以并排安裝并通過(guò)電感線圈(Drossel)并聯(lián)。內(nèi)框架在此可以是所謂的 PEBB (Power Electronic Building Block，功率電子裝置結(jié)構(gòu)塊)。這種PEBB可以是功率 電子標(biāo)準(zhǔn)組件，其適用于在具有電壓中間電路的變換器中使用。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，副框架具有用于容納功率電子裝置的內(nèi)部滑軌。例如，功率電子裝置已經(jīng)可以布置在預(yù)制的模塊內(nèi)，僅需將這些模塊插入副框架內(nèi)。副 框架的內(nèi)部滑軌在此也可以用于使功率電子裝置模塊與副框架絕緣。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，副框架具有下部冷卻孔和上部冷卻孔，其中，結(jié) 構(gòu)模塊被實(shí)施用于，將冷卻氣流從下部冷卻孔通過(guò)副框架導(dǎo)向上部冷卻孔。例如，氣流可以 從前下方流入副框架內(nèi)并在其上側(cè)重新流出。利用冷卻氣流還可以冷卻主框架內(nèi)的其他部 件。冷卻在此是主動(dòng)冷卻，例如像副框架內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備或者主框架處的同時(shí)用于所有副框 架的共用通風(fēng)設(shè)備。但另一方面，冷卻也可以是例如通過(guò)對(duì)流的被動(dòng)冷卻。本實(shí)用新型另一方面涉及開(kāi)關(guān)柜。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，開(kāi)關(guān)柜包括 如前面和后面所述的結(jié)構(gòu)模塊以及布置在副框架內(nèi)的功率電子裝置。依據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的功率電子裝置為變頻器的一部分。下面借助附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)模塊的三維視圖。在圖中所使用的附圖標(biāo)記及其意義以概括的形式列在附圖標(biāo)記列表中。原則上相 同的或者類(lèi)似的部分具有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施方式
圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)模塊10的三維透視圖。結(jié)構(gòu)模塊10包括 主框架12和副框架14。在副框架14內(nèi)布置功率電子裝置16。由主框架12、副框架14和 功率電子裝置16組成的整個(gè)裝置形成開(kāi)關(guān)柜18，其例如可以包含變換器的功率電子裝置 的全部或者一部分。主框架12包括后壁20和側(cè)壁22以及其他未示出的側(cè)壁和蓋。此外，主框架12 具有基座24，其包含用于加固的橫框條。主框架12的后壁20、側(cè)壁22、基座和蓋從五側(cè)圍 繞副框架14。此外，可以為主框架12配備門(mén)，從而副框架從所有側(cè)由主框架包圍。基本上長(zhǎng)方體形的副框架14在主框架12內(nèi)處于一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)滑軌26上， 所述滑軌將副框架14與主框架12這樣耦合，使得副框架14可以從主框架12中拉出并重 新插入?；?6和28均包括絕緣材料，從而副框架14與主框架12電絕緣。其他滑軌28處于側(cè)壁22上，所述其他滑軌將副框架14支撐在側(cè)壁22上并也包 括用于使副框架14與主框架12絕緣的絕緣材料。副框架14在其內(nèi)側(cè)具有內(nèi)部滑軌30，所述內(nèi)部滑軌一方面用于可以將功率電子 裝置模塊32以簡(jiǎn)單的方式插入副框架14內(nèi)。另一方面，滑軌30也可以用于使功率電子裝 置模塊32相對(duì)于副框架14絕緣。圖1中所示的電子裝置模塊32例如可以是針對(duì)頻率轉(zhuǎn)換器的相位的整流器。整體上在功率電子裝置16運(yùn)行時(shí)主框架12處于對(duì)地電位，副框架14處于中性電 位和電子裝置模塊32內(nèi)的功率電子裝置16處于電子系統(tǒng)的不同電位。電插撥連接34處于副框架14的背側(cè)上和相對(duì)地處于主框架12的后壁20上。電 插撥連接34用于將副框架14內(nèi)的功率電子裝置16與電子系統(tǒng)的另外的其他部件連接。例如，在主框架12內(nèi)除了副框架14外還可以具有其他副框架，所述其他副框架以與副框架 14完全一樣或者類(lèi)似的方式構(gòu)成并可以通過(guò)其背側(cè)上的其他插撥連接與副框架14內(nèi)的功 率電子裝置16連接。副框架14包括下部冷卻孔36和上部冷卻孔38，用于在副框架14內(nèi)產(chǎn)生可以冷卻 功率電子裝置16和功率電子裝置模塊32的氣流。作為補(bǔ)充要指出的是，“包括”不排除其他部件或者步驟和“一個(gè)”或“一”不排除 大量。此外需要指出的是，參照上面實(shí)施例之一描述的特征或者步驟也可以在與其他上述 實(shí)施例的其他特征或者步驟的組合下使用。權(quán)利要求書(shū)中的附圖標(biāo)記不應(yīng)視為限制。附圖標(biāo)記列表[0041]10結(jié)構(gòu)模塊[0042]12主框架[0043]14副框架[0044]16功率電子裝置[0045]18開(kāi)關(guān)柜[0046]20后壁[0047]22側(cè)壁[0048]24基座[0049]26滑軌[0050]28滑軌[0051]30內(nèi)部滑軌[0052]32針對(duì)相位的整流器[0053]34插撥連接[0054]36下部冷卻孔[0055]38上部冷卻孔
權(quán)利要求用于容納功率電子裝置(16)的結(jié)構(gòu)模塊(10)，該結(jié)構(gòu)模塊包括主框架(12)，固定在主框架(12)上的副框架(14)，其中，副框架(14)相對(duì)于主框架(12)電絕緣并被實(shí)施用于，與功率電子裝置(16)的電壓相關(guān)地被設(shè)置為中性電位。
2.按權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中主框架(12)被實(shí)施用于，與功率電子裝置 (16)的電壓相關(guān)地被設(shè)置為對(duì)地電位。
3.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中副框架(14)是安裝在主框架(12)中 的內(nèi)框架。
4.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中副框架(14)能與主框架(12)解耦。
5.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中主框架(12)裝備有用于將副框架(14) 從工作位置導(dǎo)入維護(hù)位置的滑軌(26)。
6.按權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中滑軌(26)包括電絕緣材料。
7.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中主框架(12)包括用于使功率電子裝 置(16)與主框架(12)外部的部件連接的插撥連接(34)。
8.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中主框架(12)被實(shí)施用于容納多個(gè)副 框架(14)。
9.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中副框架(14)具有用于容納功率電子 裝置模塊(32)的內(nèi)部滑軌(30)。
10.按權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，其中副框架(14)具有下部冷卻孔(36) 和上部冷卻孔(38)，其中結(jié)構(gòu)模塊(10)被實(shí)施用于將冷卻氣流從下部冷卻孔(36)通過(guò)副 框架(14)導(dǎo)向上部冷卻孔(38)。
11.開(kāi)關(guān)柜(18)，包括按權(quán)利要求1-10之一所述的結(jié)構(gòu)模塊(10)，布置在副框架(14)中的功率電子裝置(16)。
12.按權(quán)利要求11所述的開(kāi)關(guān)柜(18)，其中，功率電子裝置(16)是變頻器的一部分。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及功率電子裝置的結(jié)構(gòu)模塊。用于容納功率電子裝置(16)的結(jié)構(gòu)模塊(10)包括主框架(12)和副框架(14)。副框架(14)相對(duì)于主框架(12)電絕緣并可以與功率電子裝置(16)的電壓相關(guān)地被設(shè)置為中性電位。
文檔編號(hào)H02B1/56GK201663350SQ20092017803
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
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