变频器和供电装置制造方法

xiaoxiao2020-7-31  8

变频器和供电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种变频器和供电装置,所述变频器包括由串联的第一电阻器和第一电容器构成的第一RC电路以及由串联的两个开关器件构成的开关器件对,所述第一RC电路的第一端连接到电源,所述第一RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的连接点,其特征在于,所述变频器还包括:第二RC电路,包括串联的第二电阻器和第二电容器,所述第二RC电路的第一端连接到所述电源,所述第二RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的所述连接点。
【专利说明】变频器和供电装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型总地涉及变频器和供电装置。

【背景技术】
[0002] 变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交 流电动机的电力控制设备。变频器通过内部绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的通断来调整输 出电源的电压和/或频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节 能、调速等目的。另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工 业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
[0003] 图1示意性示出了现有技术的变频器的结构框图。如图1所示,变频器100包括 整流装置101、滤波装置102、开关组103、供电电路104^104^104、电源105、分路电阻器 106^106^1063、以及电流采样装置107。电源105例如可以是低压直流电源。开关器件组 中的开关器件例如可以是内部绝缘栅双极型晶体管IGBT。变频器100的输入L1、L2、L3连 接到主电源(未示出),输出UVW连接到电动机110。从输入L1、L2、L3输入的功率经过整 流、滤波和IGBT开关器件组转换为所需电压和/或频率的功率输出到电动机110。供电电 路104^104^101和低压直流电源105为IGBT开关器件组的操作提供驱动电压。电流采 样装置107与U相输出的分路电阻并联,以监测变频器100的输出电流。为了简明起 见,图1中仅示出了一个电流采样装置107,但是可以为每一相输出分别设置一个电流采样 装直。
[0004] 电流采样装置是变频器的重要组成部件之一,用于实现对变频器输出电流的监 测。在小功率变频器中,由于体积和成本的考虑,往往使用成本较为低廉的电流采样方式, 即分路电阻器和线性光耦合器的组合。为确保电流采样精度,分路电阻器可设置在变频器 的UVW或UW输出线上。但是,线性光耦合器的原边供电通常需要设置独立的开关电源绕组, 这给变频器的体积和成本带来了压力。 实用新型内容
[0005] 为解决现有技术中的一个或多个问题而提出本实用新型。
[0006] 根据本实用新型的一个方面提供了一种变频器,包括由串联的第一电阻器和第一 电容器构成的第一 RC电路以及由串联的两个开关器件构成的开关器件对,所述第一 RC电 路的第一端连接到电源,所述第一 RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的连接 点,其特征在于,所述变频器还包括:第二RC电路,包括串联的第二电阻器和第二电容器, 所述第二RC电路的第一端连接到所述电源,所述第二RC电路的第二端连接到所述两个开 关器件之间的所述连接点。
[0007] 可选地,所述变频器还包括与所述第一 RC电路串联连接的第一二极管和与所述 第二RC电路串联连接的第二二极管。
[0008] 可选地,所述变频器还包括稳压器和光耦合器,所述第二电容器的两端分别连接 到所述稳压器的两个输入端。
[0009] 可选地,所述变频器还包括在所述变频器的输出端处并联连接的分路电阻器和光 耦合器,所述稳压器的输出连接到所述光耦合器的电源输入端。
[0010] 可选地,所述稳压器是线性稳压器,所述光耦合器是线性光耦合器。
[0011] 可选地,所述开关器件是绝缘栅双极型晶体管IGBT,其中第一 IGBT的发射极连接 到第二IGBT的集电极以形成串联连接。
[0012] 可选地,所述变频器还包括驱动电路,所述第一电容器的两端分别连接到所述驱 动电路的两个输入端,所述驱动电路的输出连接到所述第一 IGBT的栅极。
[0013] 可选地,所述变频器包括三相,每一相都各自包括相应的第一 RC电路、开关器件 对、和第二RC电路。
[0014] 可选地,所述电源是低压直流电源。
[0015] 根据本实用新型的另一个方面提供了一种供电装置,与具有如下结构的电路一起 使用,所述电路包括由串联的第一电阻器和第一电容器构成的第一 RC电路以及由串联的 两个开关器件构成的开关器件对,所述第一 RC电路的第一端连接到电源,所述第一 RC电 路的第二端连接到所述两个开关器件之间的连接点,其特征在于,所述供电装置包括:第二 RC电路,包括串联的第二电阻器和第二电容器,所述第二RC电路的第一端连接到所述电 源,所述第二RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的所述连接点。
[0016] 可选地,该供电装置还包括与所述第二RC电路串联连接的二极管。
[0017] 可选地,该供电装置还包括稳压器,所述第二电容器的两端分别连接到所述稳压 器的两个输入端。
[0018] 可选地,所述开关器件是绝缘栅双极型晶体管IGBT,其中第一 IGBT的发射极连接 到第二IGBT的集电极以形成串联连接。
[0019] 可选地,所述电源是低压直流电源。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 通过阅读本实用新型实施例的以下详细描述并且参考附图将更好地理解本实用 新型,其中:
[0021] 图1示意性示出了现有技术的变频器的结构框图。
[0022] 图2示意性示出了根据本实用新型实施例的变频器的结构框图。
[0023] 图3示意性示出了根据本实用新型实施例的变频器中为驱动U相的开关器件和U 相的电流采样装置提供电源的电路的示意图。
[0024] 图4示出了当电流采样装置实现为线性光耦合器ACPL-C790时,根据本实用新型 实施例的变频器的第二电容器上的电压。

【具体实施方式】
[0025] 下文中,将参照附图描述本实用新型的优选实施例。贯穿附图,相同参考数字用于 指示相同元件。
[0026] 图2示意性示出了根据本实用新型实施例的变频器的结构框图,其中,与图1所示 相同的部件用相同的附图标记表示。如图2所示,变频器200包括整流装置101、滤波装置 102、开关器件组103、供电电路104^104^104、电源105、分路电阻器106^106^1063、电流 采样装置207、附加供电电路208、以及稳压器209。
[0027] 以三相变频器为例,开关器件组103可以包括六个开关器件T1、T2、T3、T4、T5、T6。 所述六个开关器件Τ1、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6例如可以是内部绝缘栅双极型晶体管IGBT,但不限 于此。所述六个开关器件形成为分别与三相相对应的三个开关器件对,每个开关器件对包 括串联的两个开关器件。当开关器件实现为IGBT时,第一 IGBT的发射极连接到第二IGBT 的集电极以形成串联连接。
[0028] 供电电路104^104^101和电源105为开关器件组103的操作提供驱动电压。电 源105例如可以是低压直流电源,但不限于此。
[0029] 变频器100的输入LI、L2、L3连接到主电源(未示出)。三相输出UVW分别从相 应的开关器件对中的两个开关器件之间的连接点连接到电动机110。从输入LI、L2、L3输 入的功率经过整流、滤波和IGBT开关器件组转换为所需电压和/或频率的功率输出到电 动机110。
[0030] 根据本实用新型的实施例,电流采样装置207可以实现为线性光耦合器,但不限 于此。电流采样装置207与U相输出的分路电阻并联,以监测变频器100的输出电流。 为了简明起见,图2中仅示出了一个电流采样装置207,但是可以为每一相输出分别设置一 个电流采样装置。图2所示的变频器200还包括附加供电电路208和稳压器209。附加供 电电路可以与供电电路1〇1、104 2、1043使用相同的电源105,并通过稳压器209为电流米样 装置207供电。稳压器209可以实现为线性稳压器,但不限于此。
[0031] 图3示意性示出了根据本实用新型实施例的变频器中为驱动U相的开关器件和U 相的电流采样装置提供电源的电路的示意图。如图3所示,该部分包括由串联的第一电阻 器R1和第一电容器C1构成的第一 RC电路以及由串联的两个开关器件ΤΙ、Τ2构成的开关 器件对,所述第一 RC电路的第一端连接到电源105,所述第一 RC电路的第二端连接到所述 两个开关器件Τ1、Τ2之间的连接点。该部分还包括第二RC电路,包括串联的第二电阻器R2 和第二电容器C2,所述第二RC电路的第一端连接到电源105,所述第二RC电路的第二端连 接到所述两个开关器件Τ1、Τ2之间的所述连接点。可选地,该部分还可以包括与第一 RC电 路串联连接的第一二极管D1和与第二RC电路串联连接的第二二极管D2。
[0032] 在变频器工作期间,开关器件Τ2首先导通,对于第一电容器C1形成了充电回路。 当第一电容器C1上的电压已达到开关器件Τ1的驱动电压时,开关器件Τ1导通,第一电容 器C1放电,从而形成稳定的充放电循环。第一电容器C1的两端分别连接到驱动电路DRV 的两个输入端,驱动电路DRV的输出连接到开关器件T1的栅极,实现开关器件T1的正常工 作。类似地,在第二电容器C2上也形成充放电循环。第二电容器C2上的电压经稳压器209 稳压后输出到电流采样装置207,为电压采样装置207提供电源。
[0033] 虽然这里描述的是利用第二电容器C2上的电压为线性光耦合器提供电源,但可 以理解的是,也可以利用该电压为变频器中的其他功能提供电源。这样,可以通过复用为开 关器件提供驱动的元件来为其他功能(例如电流采样)提供电源。同时,只需一路低压直 流电压105就可以实现开关器件的驱动供电和例如电流采样等其他功能的供电,简化了电 路结构,降低了制造成本,并且减小了设备体积。此外,除应用在变频器中外,本实用新型 的供电装置还可能用到所有类似UPS,电源,伺服驱动器等需要对逆变电路输出电流进行检 测,并且对体积和成本敏感的设备中。
[0034] 图4示出了当电流采样装置207实现为线性光耦合器ACPL-C790时,第二电容器 C2上的电压。如图所示,第二电容器C2上的电压最低为12V,完全能满足线性光耦合器的 工作要求。
[0035] 可选地,可以为变频器的每一相都分别如图3所示地设置上述第一 RC电路、开关 器件对和第二RC电路。通过复用变频器的三个相的器件,可以为更多功能提供电源,实现 进一步的成本和体积节约。
[〇〇36] 虽然以上通过优选实施例对本实用新型进行了说明,但是本实用新型并不局限于 上述特定实施例,在不背离本实用新型精神及其实质情况下,熟悉本领域技术人员可根据 本实用新型作出各种相应改变和变形,而这些相应改变和变形都应属于本实用新型所附权 利要求保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种变频器,包括由串联的第一电阻器和第一电容器构成的第一 RC电路以及由串 联的两个开关器件构成的开关器件对,所述第一 RC电路的第一端连接到电源,所述第一 RC 电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的连接点,其特征在于,所述变频器还包括: 第二RC电路,包括串联的第二电阻器和第二电容器,所述第二RC电路的第一端连接到 所述电源,所述第二RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的所述连接点。
2. 根据权利要求1所述的变频器,其特征在于,还包括与所述第一 RC电路串联连接的 第一二极管和与所述第二RC电路串联连接的第二二极管。
3. 根据权利要求1所述的变频器,其特征在于,还包括稳压器,所述第二电容器的两端 分别连接到所述稳压器的两个输入端。
4. 根据权利要求3所述的变频器,其特征在于,还包括在所述变频器的输出端处并联 连接的分路电阻器和光耦合器,所述稳压器的输出连接到所述光耦合器的电源输入端。
5. 根据权利要求4所述的变频器,其特征在于,所述稳压器是线性稳压器,所述光耦合 器是线性光耦合器。
6. 根据权利要求1所述的变频器,其特征在于,所述开关器件是绝缘栅双极型晶体管 IGBT,其中第一 IGBT的发射极连接到第二IGBT的集电极以形成串联连接。
7. 根据权利要求6所述的变频器,其特征在于,还包括驱动电路,所述第一电容器的两 端分别连接到所述驱动电路的两个输入端,所述驱动电路的输出连接到所述第一 IGBT的 栅极。
8. 根据权利要求1所述的变频器,其特征在于,所述变频器包括三相,每一相都各自包 括相应的第一 RC电路、开关器件对、和第二RC电路。
9. 根据权利要求1所述的变频器,其特征在于,所述电源是低压直流电源。
10. -种供电装置,与具有如下结构的电路一起使用,所述电路包括由串联的第一电阻 器和第一电容器构成的第一 RC电路以及由串联的两个开关器件构成的开关器件对,所述 第一 RC电路的第一端连接到电源,所述第一 RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之 间的连接点,其特征在于,所述供电装置包括: 第二RC电路,包括串联的第二电阻器和第二电容器,所述第二RC电路的第一端连接到 所述电源,所述第二RC电路的第二端连接到所述两个开关器件之间的所述连接点。
11. 根据权利要求10所述的供电装置,其特征在于,还包括与所述第二RC电路串联连 接的二极管。
12. 根据权利要求10所述的供电装置,其特征在于,还包括稳压器,所述第二电容器的 两端分别连接到所述稳压器的两个输入端。
13. 根据权利要求10所述的供电装置,其特征在于,所述开关器件是绝缘栅双极型晶 体管IGBT,其中第一 IGBT的发射极连接到第二IGBT的集电极以形成串联连接。
14. 根据权利要求10所述的供电装置,其特征在于,所述电源是低压直流电源。
【文档编号】H02M5/458GK203851039SQ201420016110
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】陈明飞, 安东昱, 陈惠军, 谭瑞民 申请人:浙江海利普电子科技有限公司

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