CN102655389A - 具有外部电感的工业驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业驱动器(1)，包括：整流器部分(2)，接收交流电输入，并对交流电输入进行整流；滤波器部分(3)，对整流器部分(2)输出的DC电压进行滤波；以及逆变器部分(4)，将滤波器部分(2)输出的DC电压进行逆变得到用于电机驱动的输出电压，其特征在于，所述工业驱动器(1)还包括电感(5)，用于抑制工业驱动器(1)的电流谐波，减小输入和母线电流有效值，改善电路的功率因数；包含电感(5)参数信息的第一通信模块(61)；以及与第一通信模块(61)进行通信的第二通信模块(62)。其中电感(5)和第一通信模块(61)位于第一空间，工业驱动器(1)的其他部分位于第二空间，第一空间和第二空间物理上分开。

Description

具有外部电感的工业驱动器
技术领域
本发明涉及一种工业驱动器。具体地，涉及一种诸如交流电机驱动器的具有外部电感的工业驱动器，所述外部电感附带有通信模块，该工业驱动器，通过综合设计考虑，能够在某些功率应用需求上最大程度地优化用户的支出成本。
背景技术
随着电气自动化的发展，工业驱动器已经成为一种广泛应用于电机调速的控制器。
例如，传统的用于交流电机的驱动器一般包括由功率二极管或者晶闸管组成的整流器部分、滤波器部分以及逆变器部分。其中整流器部分接收交流电输入，并对交流电输入进行全桥或半桥的整流。滤波器部分对整流器部分输出的DC电压进行滤波。逆变器部分将滤波器输出的DC电压进行逆变得到适合于电机的输出电压、频率的功率输出信号。
用户对驱动器的额定功率要求可能各种各样，市场常规的驱动器产品的根据额定功率的不同，分为不同大小的尺寸。
因此，如果能够在较小尺寸的工业驱动器上面进行简单的设计，以在不增加太多的支出成本的基础上扩大产品的应用功率，则能够极大地优化用户的支出成本。
发明内容
针对该应用背景，本发明的目的就是通过为驱动器提供外部的电感，并且在驱动器尺寸不改变前提下，适当的做一些设计修改，实现驱动器应用功率的扩展，能极大地优化用户的支出成本。
根据本发明，提供一种工业驱动器，包括：整流器部分，接收交流电输入，并对交流电输入进行整流；滤波器部分，对整流器部分输出的DC电压进行滤波；以及逆变器部分，将滤波器部分输出的DC电压进行逆变得到用于驱动的输出电压，其特征在于，所述工业驱动器还包括：电感，用于抑制工业驱动器的电流谐波，减小输入和母线电流有效值，改善电路的功率因数；包含电感参数信息的第一通信模块；以及与第一通信模块进行通信的第二通信模块。其中电感和第一通信模块位于第一空间，工业驱动器的其他部分位于第二空间，第一空间和第二空间物理上分开。
其中电感串联在整流器部分和滤波器部分之间，电感是直流电感。
其中，电感串联在交流电输入和整流器部分之间，电感则是交流电感。
其中，所述工业驱动器通过第一通信模块与第二通信模块之间的通信来识别电感的参数信息，其中当从第一通信模块获得正确的电感参数时，所述工业驱动器将启动并可以工作。当从第一通信模块获得不正确的电感参数时，所述工业驱动器将被禁止工作。
其中，滤波器部分由高压大容量的电容器进行串并联来形成。
其中逆变器部分包括诸如IGBT、MOSFET的功率晶体管以及相应的控制、以及驱动和保护电路，
其中整流器部分通过由功率二极管或者晶闸管组成的全桥或半桥整流电路来实现。
根据本发明的具有外部电感的工业驱动器可以在不改变产品尺寸，不增加太多额外成本的基础上，扩展驱动器的应用功率。这样当用户选用根据本发明的驱动器产品，可以使其产品支出成本得到优化，远远低于购买相同应用功率的常规驱动器的支出成本。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例的详细描述，将更好地理解本发明。应当清楚地理解，所描述的示例实施例仅仅是作为说明和示例，而本发明不限于此。本发明的精神和范围由所附权利要求书的具体内容限定。下面描述附图的简要说明，其中：
图1是根据本发明第一实施例的用于交流电机的带有外部直流电感的驱动器的原理示意图。
图2是根据本发明第二实施例的用于交流电机的带有外部交流电感的驱动器的原理示意图。
具体实施方式
现在参照附图详细介绍本发明的示例实施例。
对于驱动器而言，功率元器件(包括整流部分，输入输出端子，印刷电路板的走线等)的选取主要取决于交流电输入电压和输入电流的有效值，而很多时候这种限制可能直接带来了产品尺寸的增加。因此如果能够减小输入电流有效值并改善电路的功率因数，则常规驱动器在尺寸不变的前提下额定功率能够在一定程度上得到扩展。
在驱动器的整流器部分和交流电输入之间选用交流电感或者在整流器和滤波器之间选用直流电感可以减小输入电流谐波，减小输入和母线电流有效值，并改善电路的功率因数。本发明正是基于这一思路的。
图1是根据本发明第一实施例的用于交流电机的带有外部直流电感的驱动器的原理示意图。
参见图1，根据本发明的驱动器1包括由功率二极管或者晶闸管组成的整流器部分2、滤波器部分3以及逆变器部分4。其中整流器部分2接收交流电输入，并对交流电输入进行全桥或半桥整流，图1所示为全桥整流。滤波器部分3对整流器部分2输出的DC电压进行滤波，滤波器部分3通常由高压大容量的电容器进行串并联来形成。逆变器部分4将滤波器部分3输出的DC电压进行逆变得到适合于电机的输出电压、频率的功率输出信号，逆变器部分4通常包括诸如IGBT、MOSFET的功率晶体管以及相应的控制、以及驱动和保护电路。
除此之外，根据本发明的驱动器1在整流器部分2和滤波器部分3之间串联有DC电感5，用于减小输入电流谐波，从而减小输入和母线电流有效值，改善电路的功率因数。由于交流电频率是50-60Hz，所以电感的体积一般比较大，如果将电感放入产品内部，会增加产品的尺寸；或者需要考虑大体积电感对产品震动测试的影响，需要增加很多额外的产品部件，更进一步的增加了产品尺寸和成本。因而将电感放在常规驱动器的外部，这样可以对常规驱动器不做过多的修改，简化了本发明的实现。
根据本发明的具有上述DC电感的驱动器与传统的驱动器相比，在选用元件参数相同或者类似、以及产品尺寸不变的情况下可以在一定程度上提高驱动器的额定功率，满足用户的更多应用需求，优化用户的应用成本。
此外，在驱动器的外部扼流圈上可以附加一个通信模块61，通信模块61可以与驱动器内部的通信模块62进行通信。在通信模块61的存储器中包含有电感5的参数，驱动器1通过通信模块61、62之间的通信来识别电感的参数信息。当从通信模块61获得正确的电感参数时，驱动器1将启动并可以工作。当从通信模块61获得不正确的电感参数时，驱动器1将被禁止工作。
图2是根据本发明第二实施例的用于交流电机的带有外部交流电感的驱动器的原理示意图。
参见图2，根据本发明的驱动器1包括由功率二极管晶闸管组成的整流器部分2、滤波器部分3以及逆变器部分4。其中整流器部分2接收交流电输入，并对交流电输入进行全桥的整流。滤波器部分3对整流器部分2输出的DC电压进行滤波，滤波器部分3通常由高压大容量的电容器进行串并联来形成。逆变器部分4将滤波器部分3输出的DC电压进行逆变得到适合于电机的输出电压、频率的功率输出信号，逆变器部分4通常包括诸如IGBT、MOSFET的功率晶体管以及相应的控制、以及驱动和保护电路。
除此之外，根据本发明的驱动器1在每相交流电输入和整流器部分2之间串联有AC电感5，用于减小交流输入电流谐波，从而减小输入和母线电流有效值，改善电路的功率因数。由于交流电频率是50-60Hz，所以电感的体积一般比较大，如果将电感放入产品内部，会增加产品的尺寸；或者需要考虑大体积电感对产品震动测试的影响，需要增加很多额外的产品部件，更进一步的增加了产品尺寸和成本。因而将电感放在常规驱动器的外部，这样可以对常规驱动器不做过多的修改，简化了本发明的实现。
根据本发明的具有上述AC电感的驱动器与传统的驱动器相比，在选用元件参数相同或者类似、以及产品尺寸不变的情况下可以在一定程度上提高驱动器的额定功率，满足用户的更多应用需求，优化用户的应用成本。
此外，在驱动器的外部电感上可以附加一个通信模块61，通信模块61可以与驱动器内部的通信模块62进行通信。在通信模块61的存储器中存有电感5的参数，驱动器1通过通信模块61、62之间的通信来识别电感的参数信息。当从通信模块61获得正确的电感参数时，驱动器1将启动并可以工作。当从通信模块61获得不正确的电感参数时，驱动器1将被禁止工作。
在交流电机驱动器的输入部分中使用本发明的外部的带通信模块的AC或DC电感，使得例如额定功率为18.5kW的电机驱动器能够扩展到较高功率要求的(例如22kW)应用中，这可称为“增加额定应用”。为了实现该“增加额定应用”方案，必须考虑下面的特殊设计：(1)考虑“增加额定应用”的要求来设计，例如考虑“增加额定应用”的驱动器PCB板的功率导线宽度、输入/输出功率电缆的规格、功率端子的参数、预充电继电器、功率总线上的电容器参数、电流传感器参数、功率开关及散热片选择等等；(2)实现并确保AC或DC电感与驱动器之间的通信以避免在“增加额定应用”中使用无外部电感驱动器时对驱动器的损伤。
虽然已经图示和描述了所考虑的本发明的示例实施例，但是本领域技术人员可以理解，随着技术的进步，可以作出各种变更和修改并可以用等价物替换其元素而不背离本发明的真实范围。

Claims (7)

1.一种工业驱动器(1)，包括：
整流器部分(2)，接收交流电压输入，并对交流电压输入进行整流；
滤波器部分(3)，对整流器部分(2)输出的DC电压进行滤波；以及
逆变器部分(4)，将滤波器部分(2)输出的DC电压进行逆变得到用于电机驱动的输出电压，
其特征在于，所述工业驱动器(1)还包括电感(5)，用于抑制工业驱动器(1)的电流谐波，减小输入和母线电流有效值，改善电路的功率因数；包含电感(5)参数信息的第一通信模块(61)；以及与第一通信模块(61)进行通信的第二通信模块(62)，
其中电感(5)和第一通信模块(61)位于第一空间，工业驱动器(1)的其他部分位于第二空间，第一空间和第二空间物理上分开。
2.如权利要求1所述的工业驱动器(1)，其中电感(5)串联在整流器部分(2)和滤波器部分(3)之间，电感(5)是直流电感。
3.如权利要求1所述的工业驱动器(1)，其中，电感(5)串联在交流电输入和整流器部分(2)之间，该电感(5)是交流电感。
4.如权利要求1所述的工业驱动器(1)，其中，所述工业驱动器(1)通过第一通信模块(61)与第二通信模块(62)之间的通信来识别电感(5)的参数信息，其中
当从第一通信模块(61)获得正确的、相匹配的电感参数时，所述工业驱动器(1)将启动并可以工作。当从第一通信模块(61)获得不正确的电感参数时，所述工业驱动器(1)将被禁止工作。
5.如权利要求1-4之一所述的工业驱动器(1)，其中，滤波器部分(3)由高压大容量的电容器进行串并联来形成。
6.如权利要求1-4之一所述的工业驱动器(1)，其中逆变器部分(4)包括诸如IGBT、MOSFET的功率晶体管以及相应的控制、以及驱动和保护电路。
7.如权利要求1-4之一所述的工业驱动器(1)，其中整流器部分(2)通过由功率二极管或者晶闸管组成的全桥或半桥整流电路来实现。
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