一種逆變器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)輪汽車、地鐵車輛、機(jī)車車輛等礦山和軌道交通領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，礦山運(yùn)輸使用的電動(dòng)輪汽車國產(chǎn)化進(jìn)程加快，由于直流傳動(dòng)的諸多技術(shù)限制，新造汽車均采用交流傳動(dòng)方式，而對于交流傳動(dòng)方式就需要大功率的牽引逆變器。同時(shí)，國內(nèi)軌道交通這些年發(fā)展也非常迅速，地鐵、動(dòng)車、貨運(yùn)機(jī)車、鐵路工程機(jī)械等也都需要大功率逆變器模塊。
[0003]目前，無論是礦山還是軌道交通，逆變器基本都是專用型的，靈活性比較差。同時(shí)現(xiàn)有的模塊都是單純的功率部分，沒有邏輯和保護(hù)功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種逆變器模塊，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種逆變器模塊，包括功率電路I和控制電路2，其中，功率電路I包括半導(dǎo)體開關(guān)元件5和驅(qū)動(dòng)板8，半導(dǎo)體開關(guān)元件5與驅(qū)動(dòng)板8信號(hào)連接；功率電路I的輸入端連接直流母線的正負(fù)極，功率電路I的輸出端連接電機(jī)，功率電路I的輸出端上設(shè)置有電流傳感器6 ;控制電路2包括CPLD14和電流比較單元13，電流比較單元13包括調(diào)理電路和比較電路；CPLD14與驅(qū)動(dòng)板8信號(hào)連接，電流比較單元13與電流傳感器6信號(hào)連接。
[0007]進(jìn)一步地，功率電路I還包括散熱器9和溫度傳感器10，溫度傳感器10設(shè)置于散熱器9上，半導(dǎo)體開關(guān)元件5設(shè)置于散熱器9上；控制電路2還包括溫度比較單元12，溫度比較單元12包括調(diào)理電路和比較電路，溫度傳感器10與溫度比較單元12信號(hào)連接。
[0008]進(jìn)一步地，功率電路I還包括電容4，電容4和半導(dǎo)體開關(guān)元件5之間通過無感母排7連接。
[0009]進(jìn)一步地，散熱器9的上表面的側(cè)邊處設(shè)置有多個(gè)支桿11，電容4固定在多個(gè)支桿11之間。
[0010]優(yōu)選地，散熱器9、半導(dǎo)體開關(guān)元件5、驅(qū)動(dòng)板8、無感母排7和電容4從下至上為層疊式設(shè)置；控制電路2設(shè)置在控制盒3內(nèi)，控制盒3設(shè)置于功率電路I的上方。
[0011]優(yōu)選地，半導(dǎo)體開關(guān)元件5選自IGBT。
[0012]優(yōu)選地，IGBT設(shè)置為八個(gè)，其中兩個(gè)為斬波IGBT，且一個(gè)所述斬波IGBT與制動(dòng)電阻連接。
[0013]優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)板8緊貼散熱器9設(shè)置。
[0014]優(yōu)選地，電流傳感器6設(shè)置為三個(gè)，分別設(shè)置于功率電路I的三相輸出端。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊既實(shí)現(xiàn)了輸出功率的控制，又實(shí)現(xiàn)了對功率電路的檢測、保護(hù)和控制，從而保證自身不損壞，同時(shí)將要保護(hù)的內(nèi)容上傳至TCU，為其發(fā)出相應(yīng)的指令提供基礎(chǔ)，便于TCU對逆變器模塊進(jìn)行控制。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊的原理框圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊的控制電路的原理示意圖。
[0019]圖中，各符號(hào)的含義如下:
[0020]I功率電路，2控制電路，3控制盒，4電容，5半導(dǎo)體開關(guān)元件，6電流傳感器，7無感母排，8驅(qū)動(dòng)板，9散熱器，10溫度傳感器，11支桿，12溫度比較單元，13電流比較單元，14CPLD。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022]參見圖1-3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種逆變器模塊，包括功率電路I和控制電路2，其中，功率電路I包括半導(dǎo)體開關(guān)元件5和驅(qū)動(dòng)板8，半導(dǎo)體開關(guān)元件5與驅(qū)動(dòng)板8信號(hào)連接(參見圖2);功率電路I的輸入端連接直流母線的正負(fù)極，功率電路I的輸出端連接電機(jī)(圖中未示出)，功率電路I的輸出端上設(shè)置有電流傳感器6(參見圖2);控制電路2包括CPLD14和電流比較單元13 (參見圖3)，電流比較單元13包括調(diào)理電路和比較電路；CPLD14與驅(qū)動(dòng)板8信號(hào)連接，電流比較單元13與電流傳感器6信號(hào)連接。
[0023]本實(shí)施例中，CPLD(ComplexProgrammable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜(“在系統(tǒng)”編程)將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。
[0024]本實(shí)施例中，TCU(Tract1n Control Unit)，牽引控制單元，一般用于機(jī)車、地鐵、礦車等車輛領(lǐng)域，負(fù)責(zé)整車的牽引傳動(dòng)控制。
[0025]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊包括功率電路和控制電路。其中，控制電路2是整個(gè)模塊的控制部分，可以對模塊進(jìn)行脈沖控制和故障保護(hù)。功率電路有兩個(gè)輸入，四個(gè)輸出，輸入連接在直流母線的正負(fù)極上，輸出的U、V、W連接電機(jī)的三個(gè)接線端，CHOPPER可連接制動(dòng)電阻的一端，電阻的另一端可以根據(jù)用戶需求接至直流母線的正極或負(fù)極上。
[0026]功率電路I的連接電機(jī)的三個(gè)輸出端可以使用三根銅排，并可以安裝三個(gè)電流傳感器6，用于測量電機(jī)每一相的輸出電流。而且，通過將電流傳感器6與控制電路2中的電流比較單元13連接，電流傳感器6檢測到的每一相的電流信號(hào)可以發(fā)送至電流比較單元13，電流比較單元13由調(diào)理電路和比較電路組成，當(dāng)電流的峰值超過設(shè)定值時(shí)，電流比較單元13將信號(hào)傳遞給CPLD14。CPLD14可以將接收到的電流的故障信號(hào)，首先進(jìn)行濾波，再進(jìn)行閉鎖，然后封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖，并且將故障信號(hào)反饋給TCU，此時(shí)CPLD14處于閉鎖狀態(tài)。
[0027]TCU發(fā)送解鎖信號(hào)后，CPLD14恢復(fù)正常，并接收TCU的脈沖控制信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)板8，驅(qū)動(dòng)板8控制半導(dǎo)體開關(guān)元件5的通斷，來控制該逆變器模塊功率電路I的輸出電壓，從而控制電機(jī)的功率，如圖3所示。
[0028]驅(qū)動(dòng)板8控制半導(dǎo)體開關(guān)元件5的ge端，開通電平為+15V，關(guān)斷電平為-10V，并具有保護(hù)功能。
[0029]驅(qū)動(dòng)板8可以將故障信號(hào)發(fā)送至CPLD14，CPLD14可以將接收到的驅(qū)動(dòng)板的故障信號(hào)，首先進(jìn)行濾波，再進(jìn)行閉鎖，然后封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖，并且將故障信號(hào)反饋給TCU，此時(shí)CPLD14處于閉鎖狀態(tài)，直至T⑶發(fā)送解鎖信號(hào)后，CPLD14恢復(fù)正常。
[0030]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器模塊既實(shí)現(xiàn)了輸出功率的控制，又實(shí)現(xiàn)了對功率電路的檢測、保護(hù)和控制，從而保證自身不損壞，同時(shí)將要保護(hù)的內(nèi)容上傳至TCU，為其發(fā)出相應(yīng)的指令提供基礎(chǔ)。
[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例中，功率電路I還包括散熱器9和溫度傳感器10，溫度傳感器10設(shè)置于散熱器9上，半導(dǎo)體開關(guān)元件5設(shè)置于散熱器9上；控制電路2還包括溫度比較單元12，溫度比較單元12包括調(diào)理電路和比較電路，溫度傳感器10與溫度比較單元12信號(hào)連接。
[0032]半導(dǎo)體開關(guān)元件5在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，為了能夠使其及時(shí)的散熱，在半導(dǎo)體開關(guān)元件5上設(shè)置散熱器9。半導(dǎo)體開關(guān)元件5可以緊貼散熱器9，從而提高散熱效果，散熱器9可以根據(jù)用戶需求獨(dú)立散熱或者集中散熱。
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過在散熱器9上設(shè)置溫度傳感器10，來檢測逆變器模塊的溫度，并通過將溫度傳感器10與溫度比較單元12信號(hào)連接，溫度傳感器10檢測到的溫度信號(hào)可以發(fā)送至溫度比較單元12，溫度比較單元12由調(diào)理電路和比較電路組成，當(dāng)溫度的峰值超過設(shè)定值時(shí)，溫度比較單元12將信號(hào)傳遞給CPLD14。CPLD14可以將接收到的溫度的故障信號(hào)，首先進(jìn)行濾波，再進(jìn)行閉鎖，然后封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖，并且將故障信號(hào)反饋給TCU，此時(shí)CPLD14處于閉鎖狀態(tài)。直到T⑶發(fā)送解鎖信號(hào)后，CPLD14恢復(fù)正常。
[0034]本實(shí)用新型實(shí)施例中，功率電路I還包括電容4，電容4和半導(dǎo)體開關(guān)元件5之間通過無感母排7連接。
[0035]無感母排7采用層疊式母排，電容4采用薄膜電容，用無感母排7連接電容4和半導(dǎo)體開關(guān)元件5，可以減小電容4和半導(dǎo)體開關(guān)元件5之間的線路電感，抑制半導(dǎo)體開關(guān)元件5的通斷過電壓，電容4具有電壓支撐的作用，可以防止直流母線電壓突變。
[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例中，散熱器9的上表面的側(cè)邊處設(shè)置有多個(gè)支桿11，電容4固定在多個(gè)支桿11之間。
[0037]采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以防止電氣接口受力。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，支桿11可以設(shè)置為4個(gè)，分別設(shè)置在四個(gè)側(cè)邊處。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，還可以根據(jù)需求設(shè)置其他數(shù)量的支桿11。
[0038]本實(shí)用新型實(shí)施例中，散熱器9、半導(dǎo)體開關(guān)元件5、驅(qū)動(dòng)板8、無感母排7和電容4從下至上為層疊式設(shè)置；控制電路2設(shè)置在控制盒3內(nèi)，控制盒3設(shè)置于功率電路