CN104079220B - 一种励磁扩容单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种励磁扩容单元，包括励磁主板，还包括励磁单元、励磁采样PCB板，励磁采样PCB板通过数个焊针与励磁主板连接，励磁采样PCB板的扩展点焊盘3W1通过导线与交流铜母线3W相连接，扩展点焊盘3U1通过导线与交流铜母线3U相连接，扩展点焊盘3D通过导线与直流铜母线II连接，扩展点焊盘3C1通过导线与直流铜母线3C相连接，扩展点焊盘3D1通过导线与直流铜母线3D相连接，扩展点焊盘G1通过导线与整流晶闸管模块的5号端子连接，扩展点焊盘G2通过导线与整流晶闸管模块的6号端子连接。效果是：将原有的几安培电流扩容到85安培，提升整个系统的适用性，可以控制中大型直流电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种励磁扩容单元，该单元属于电力驱动技术领域，主要应用于水电码头、冶金、起重等行业中对直流电机有调速要求的设备，如轧机、起重机等。
背景技术
目前国内厂商大多数采用分立元件焊接重新设计焊装励磁控制板，这样容易出现与原系统兼容的问题。由于用量少不使用自动化安装设备，且对分立元件不做老化筛选，使得励磁控制板整体质量无法保证，在长时间连续工作中经常出现故障，电流反馈元件采用非标自制“零”欧姆电阻受温度影响大，易造成零点漂移和反馈不准确的缺点，模块间连接采用导线连接，由于模块接线端电气间隙过小，限制了导线的规格无法输出50A以上的励磁电流，同时模块与散热器需要外部安装，增加了反馈线的长度、抗EMC能力弱、降低了励磁控制板的控制精度，外置励磁单元增加了许多二次接线及过度端子增加了许多不必要的故障点，同时也增加了备品备件更换的难度。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种励磁扩容单元。可以将原有的几安培电流扩容到85安培，提升整个系统的适用性，可以控制中大型直流电机。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种励磁扩容单元，包括励磁主板，其特征在于：还包括励磁单元、励磁采样PCB板，所述励磁单元，包括散热器、整流晶闸管模块、整流二极管模块、直流铜母线I、直流铜母线II、交流铜母线3W相、交流铜母线3U相、直流铜母线3C相、直流铜母线3D相、绝缘子、分流器，所述整流二极管模块和整流晶闸管模块依次间隔的固定在散热器上，整流二极管模块和整流晶闸管模块与散热器之间涂有一层导热硅脂利于散热；所述交流铜母线3W相、交流铜母线3U相、直流铜母线3C相、直流铜母线3D相分别通过绝缘子固定在散热器上，交流铜母线3W相的出线端与整流二极管模块的输入1号端子连接，交流铜母线3U相的出线端与整流晶闸管模块的输入1号端子连接，整流晶闸管模块和整流二极管模块的输出2号端子连接一个直流铜母线I，整流晶闸管模块和整流二极管模块的输出3号端子连接一个直流铜母线II，直流铜母线I与直流铜母线3C相连接，直流铜母线II通过分流器与直流铜母线3D相连接；
所述励磁采样PCB板为双层PCB板，在所述PCB板的正反面上，相对称的从上至下依次水平排列有数个焊盘，第一排为扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1，第二排为采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1，第三排为采样点焊盘3C1.1、G1.1，第四排为采样点焊盘3D.1、3D1.1，在每个扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1的上方分别设有一个通孔，在第二排采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1和第三排采样点焊盘3C1.1、G1.1之间设有定位安装孔，在PCB板正面上的扩展点焊盘G1、G2、3U1分别与采样点焊盘G1.1、G2.1、3U1.1连接，在PCB板反面上的扩展点焊盘3W1、3D、3C1、3D1分别与采样点焊盘3W1.1、3D.1、3C1.1、3D1.1连接，在采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1、3C1.1、G1.1、3D.1、3D1.1上焊接有焊针，数个焊针显露在PCB板反面；
所述励磁采样PCB板通过数个焊针与励磁主板连接，励磁采样PCB板的扩展点焊盘3W1通过导线与交流铜母线3W相连接，扩展点焊盘3U1通过导线与交流铜母线3U相连接，扩展点焊盘3D通过导线与直流铜母线II连接，扩展点焊盘3C1通过导线与直流铜母线3C相连接，扩展点焊盘3D1通过导线与直流铜母线3D相连接，扩展点焊盘G1通过导线与整流晶闸管模块的5号端子连接，扩展点焊盘G2通过导线与整流晶闸管模块的6号端子连接。
本发明的有益效果是：采用整体化嵌入式设计理念，方便了用户对备品备件更换的要求，减少了许多故障点，标准分流器作为电流反馈元件，使得反馈精度大幅度提高，也降低了温度对反馈电阻值的影响，使用原有自带的励磁控制电路不存在系统兼容问题，提高了控制精度，模块间连接选用小规格铜母线，在保证电气间隙的前提下提高了输出电流，使得电路长期输出电流可达100A。总之，将原有的几安培电流整体扩容到85A，提升整个系统的适用性，可以控制中大型直流电机。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明励磁单元的结构示意图；
图3为本发明励磁采样PCB板正面的结构示意图；
图4为本发明励磁采样PCB板反面的结构示意图；
图5为本发明的电路图。
具体实施方式
如图1至5所示，一种励磁扩容单元，包括励磁主板1，还包括励磁单元2、励磁采样PCB板3，励磁单元2，包括散热器2-1、整流晶闸管模块2-2、整流二极管模块2-3、直流铜母线I2-4、直流铜母线II2-5、交流铜母线3W相2-6、交流铜母线3U相2-7、直流铜母线3C相2-8、直流铜母线3D相2-9、绝缘子2-10、分流器2-11。
将整流二极管模块2-3和整流晶闸管模块2-2的底部均匀的涂抹导热硅脂，并依次间隔的用M6螺钉固定在散热器2-1上不能颠倒，两个模块是整流回路的主要元件；M6螺钉的紧固作用及导热硅脂的设置，将整流二极管模块2-3和整流晶闸管模块2-2的底板与散热器2-1接触面更加严密，起到良好散热的作用。将6个M6绝缘子2-10用M6螺柱安装在散热器2-1上，起到支撑母线的作用。
交流铜母线3W相2-6、交流铜母线3U相2-7分别用相应的螺钉各自通过水平排列的一个绝缘子2-10固定在散热器2-1上，目的是给用户提供更便于接线的交流进线的输入端，交流铜母线3W相2-6、交流铜母线3U相2-7的出线端通过螺钉分别与二极管模块2-3和整流晶闸管模块2-2的输入1号端子连接。直流铜母线I2-4通过螺钉将二极管模块2-3和整流晶闸管模块2-2的输出2号端子连接在一起，直流铜母线II2-5通过螺钉将整流二极管模块2-3和整流晶闸管模块2-2的输出3号端子连接在一起。将直流铜母线3C相2-8、直流铜母线3D相2-9分别用相应的螺钉各自通过垂直排列的两个绝缘子2-10固定在散热器1上，目的是给用户提供更便于接线的直流出线的输出端，直流铜母线3C相2-8通过螺钉与直流铜母线I2-4连接在一起，直流铜母线3D相2-9用螺钉通过分流器2-11与直流铜母线II2-5连接在一起。直流铜母线I2-4、直流铜母线I2-I5起到与对外输出直流铜母线3C相2-8、直流铜母线3D相2-9的过度连接，分流器2-11起到对电流采样的作用。
励磁采样PCB板3为双层PCB板，在PCB板3的正反面上，相对称的从上至下依次水平排列有数个焊盘，第一排为扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1，第二排为采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1，第三排为采样点焊盘3C1.1、G1.1，第四排为采样点焊盘3D.1、3D1.1，在每个扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1的上方分别设有一个通孔3-1，在第二排采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1和第三排采样点焊盘3C1.1、G1.1之间设有定位安装孔3-2，在PCB板3正面上的扩展点焊盘G1、G2、3U1分别与采样点焊盘G1.1、G2.1、3U1.1连接，在PCB板3反面上的扩展点焊盘3W1、3D、3C1、3D1分别与采样点焊盘3W1.1、3D.1、3C1.1、3D1.1连接，在采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1、3C1.1、G1.1、3D.1、3D1.1上焊接有焊针3-3，数个焊针3-3显露在PCB板3反面。
在励磁采样PCB板定位安装孔3-2上，用M4螺钉通过1个30mm长的尼龙垫管将励磁采样PCB板固定在励磁主板1上，将显露在PCB板3反面的数个焊针3-2焊接在对应励磁主板1电路的相应位置上，
励磁采样PCB板3的扩展点焊盘3W1通过1.0mm2导线与交流铜母线3W相2-6连接，扩展点焊盘3U1通过1.0mm2导线与交流铜母线3U相2-7连接，扩展点焊盘3D通过1.0mm2导线与直流铜母线II2-5连接，扩展点焊盘3C1通过1.0mm2导线与直流铜母线3C相2-8连接，扩展点焊盘3D1通过1.0mm2导线与直流铜母线3D相2-9连接，扩展点焊盘G1通过1.0mm2导线与整流晶闸管模块2-2的5号端子连接，扩展点焊盘G2通过1.0mm2导线与整流晶闸管模块2-2的6号端子连接。将励磁主板1上原有的励磁模块拆下，再在原有的3U1、3W1、3C1、G1、G2位置的焊盘上依次对应采样点焊盘3的采样点焊盘W1.1、G2.1、3U1.1、3C1.1、G1.1上的焊针3-3焊接在一起，致使电压检测信号和脉冲触发信号通过励磁采样PCB板进行交换，以作为电压反馈信号和晶闸管触发信号的传递，再将励磁主板电阻R2拆下，在原有的2个焊盘上依次对应采样点焊盘3D.1、3D1.1上的焊针3-3焊接在一起，以作为励磁电流反馈信号的连接，使得电流反馈信号由分流器2-11通过采样板3传到励磁主板1的反馈电路中，从而实现励磁主板1对励磁单元2进行闭环控制，到达励磁扩容单元输出电流至85A的效果，从而能满足更多工况的要求。
由于励磁采样PCB板与原有励磁电路连接距离近，转接导线粗，所以整体电路有抗干扰能力强，信号衰减小的优点。
励磁单元在整流晶闸管模块2和整流二极管模块3的选型上充分的考虑了实际使用中对元件余量的要求；散热器2-1的选择即兼顾了模块散热需要又考虑了安装尺寸的要求；直流铜母线I2-4、直流铜母线II2-5、交流铜母线3W相2-6、交流铜母线3U相2-7、直流铜母线3C相2-8、直流铜母线3D相2-9作为电气连接优点是便于大电流的接通、方便输入输出大规格导线的连接；而分流器2-11的使用提供了整个系统的反馈精度。
整流晶闸管模块型号：MCC95-16，整流二极管模块型号：MDD95-16N，励磁主板型号：C98043-A7111-L1/L2。
Claims (2)
1.一种励磁扩容单元，包括励磁主板（1），其特征在于：还包括励磁单元（2）、励磁采样PCB板（3），所述励磁单元（2），包括散热器（2-1）、整流晶闸管模块（2-2）、整流二极管模块（2-3）、直流铜母线I（2-4）、直流铜母线II（2-5）、交流铜母线3W相（2-6）、交流铜母线3U相（2-7）、直流铜母线3C相（2-8）、直流铜母线3D相（2-9）、绝缘子（2-10）、分流器（2-11），所述整流二极管模块（2-3）和整流晶闸管模块（2-2）依次间隔的固定在散热器（2-1）上，整流二极管模块（2-3）和整流晶闸管模块（2-2）与散热器（2-1）之间涂有一层导热硅脂利于散热；所述交流铜母线3W相（2-6）、交流铜母线3U相（2-7）、直流铜母线3C相（2-8）、直流铜母线3D相（2-9）分别通过绝缘子（2-10）固定在散热器（2-1）上，交流铜母线3W相（2-6）的出线端与整流二极管模块（2-3）的输入1号端子连接，交流铜母线3U相（2-7）的出线端与整流晶闸管模块（2-2）的输入1号端子连接，整流晶闸管模块（2）和整流二极管模块（2-3）的输出2号端子连接一个直流铜母线I（2-4），整流晶闸管模块（2-2）和整流二极管模块（2-3）的输出3号端子连接一个直流铜母线II（2-5），直流铜母线I（2-4）与直流铜母线3C相（2-8）连接，直流铜母线II（2-5）通过分流器（2-11）与直流铜母线3D相（2-9）连接；
所述励磁采样PCB板（3）为双层PCB板，在所述PCB板（3）的正反面上，相对称的从上至下依次水平排列有数个焊盘，第一排为扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1，第二排为采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1，第三排为采样点焊盘3C1.1、G1.1，第四排为采样点焊盘3D.1、3D1.1，在每个扩展点焊盘3W1、G1、G2、3U1、3D、3C1、3D1的上方分别设有一个通孔（3-1），在第二排采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1和第三排采样点焊盘3C1.1、G1.1之间设有定位安装孔（3-2），在PCB板（3）正面上的扩展点焊盘G1、G2、3U1分别与采样点焊盘G1.1、G2.1、3U1.1连接，在PCB板（3）反面上的扩展点焊盘3W1、3D、3C1、3D1分别与采样点焊盘3W1.1、3D.1、3C1.1、3D1.1连接，在采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1、3C1.1、G1.1、3D.1、3D1.1上焊接有焊针（3-3），数个焊针（3-3）显露在PCB板（3）反面；
所述励磁采样PCB板（3）通过数个焊针（3-3）与励磁主板（1）连接，励磁采样PCB板（3）的扩展点焊盘3W1通过导线与交流铜母线3W相（2-6）连接，扩展点焊盘3U1通过导线与交流铜母线3U相（2-7）连接，扩展点焊盘3D通过导线与直流铜母线II（2-5）连接，扩展点焊盘3C1通过导线与直流铜母线3C相（2-8）连接，扩展点焊盘3D1通过导线与直流铜母线3D相（2-9）连接，扩展点焊盘G1通过导线与整流晶闸管模块（2-2）的5号端子连接，扩展点焊盘G2通过导线与整流晶闸管模块（2-2）的6号端子连接。
2.根据权利要求1所述的一种励磁扩容单元，其特征在于：所述PCB板（3）尺寸为80mm×70mm，从PCB板（3）正面设定，所述定位安装孔（3-2）的中心分别与PCB板（3）右边的距离为30mm，与PCB板（3）上边的距离为28mm，与第二排采样点焊盘3W1.1、G2.1、3U1.1的水平中心线及第三排采样点焊盘3C1.1、G1.1的水平中心线距离各为10mm，与第四排采样点焊盘3D.1、3D1.1的水平中心线距离为28mm，与采样点焊盘3W1.1的垂直中心线距离为16mm，与采样点焊盘3D.1的垂直中心线距离为15mm，与采样点焊盘G2.1的垂直中心线距离为13mm，与采样点焊盘3C1.1的垂直中心线距离为10mm，采样点焊盘G2.1、3U1.1d水平中心间隔的距离为4mm，采样点焊盘3D.1与3D1.1水平间隔的距离为20mm。
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