CN106655901B - 一种交流整流/制动电源单元结构 - Google Patents

一种交流整流/制动电源单元结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大功率伺服电机驱动领域，特别涉及交流整流/制动电源单元结构。本发明提供了一种包含具有特殊结构的交流整流/制动电源单元结构，该结构可用于伺服电机控制领域，其由功能模块和特殊壳体构造组成，其壳体为书本型长方体结构，在该壳体结构的顶面和底面分别设置有直流母线槽体、mBUS接口、MC_CNRLA接口、制动电阻接口、电源输入接口等装置或接口，并分别与内部相应功能模块对应安装，从而实现相应的直流母线电压值检测、预充电、再生制动等相应功能。

Description

一种交流整流/制动电源单元结构
技术领域
本发明涉及大功率伺服电机驱动领域，特别涉及交流整流/制动电源单元结构。
背景技术
传统的伺服电机制动方式分为动态制动方式、再生制动方式、电磁制动方式等几种方式，其中动态制动是由动态制动电阻组成动态制动器，在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离；再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线，经阻容回路吸收；电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴；其中再生制动方式是目前伺服电机正常工作时最常用的制动方式；而一些应用场合，如高速列车（火车）上，为用于控制再生制动的制动电源装置保留的安装空间有限，这就对该制动电源外型有了比较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有高速列车中为控制再生制动的制动电源装置留有的安装空间有限的问题，提供一种模块化，占用安装空间小的交流整流/制动电源结构。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种交流整流/制动电源结构，包括，壳体，所述壳体为书本型长方体结构；所述壳体后端固定在散热装置上；
所述壳体顶端靠近散热装置处设置有横穿壳体的直流母线槽体；所述壳体顶端表面上设置有mBUS接口以及两个以上的顶端散热孔；所述mBUS接口用于交流整流/制动电源与中央控制单元采用mBUS总线连接；
所述壳体底端表面设置有MC_CNRLA接口、制动电阻接口、电源输入接口及两个以上的底端散热孔；所述制动电阻接口设置在壳体底端表面中部，所述电源输入接口设置在壳体底端表面靠近散热装置的一侧，所述MC_CNRLA接口设置在壳体底端表面远离散热装置的一侧；所述底端散热孔均匀分布在壳体底端表面；所述MC_CNRLA接口用于MC_CNRL模块制动电阻温度保护控制以及散热风扇控制；
所述壳体与散热装置接触的面内侧为固定功能器件模块的面；所述功能器件模块包括整流电源、预充电电路及制动单元。
进一步的，所述MC_CNRLA接口为一个，所述电源输入接口为三个用于接入三相电源。
进一步的，所述预充电电路用于为后端直流母线电容充电；所述交流整流/制动电源通过mBUS总线将直流母线实时电压值传递给中央控制单元。
进一步的，所述直流母线槽体为安装在散热装置上，所述壳体在直流母线槽体安装位置预留空隙。
进一步的，所述直流母线槽体安装在壳体上。
进一步的，所述直流母线槽体包括端部母线槽体以及铜排；
所述端部母线槽体包括两条平行设置的用于放置铜排的铜排凹槽，铜排凹槽底部设置包含内螺纹的铜柱，该铜柱洞穿所述铜排凹槽底部；
所述铜排上设置有与铜柱位置相适应的通孔，该通孔用于将铜排通过螺栓固定在铜排凹槽底部上；
所述端部母线槽体的底端设置有凸起固定部，该凸起固定部上设置有固定凹槽，用于将端部母线槽体固定在指定设备上。
进一步的，所述直流母线槽体包括两个分别位于两端的端部母线槽体和至少一个位于两个端部母线槽体之间的拼接母线槽体；
所述拼接母线槽体包括与所述端部母线槽体相同的铜排凹槽；
所述铜排的长度大于所述端部母线槽体的宽度和所述拼接母线槽体的宽度，从而，将铜排固定在拼接母线槽体中的铜排凹槽中时，所述拼接母线槽体会被所述铜排固定。
进一步的，所述铜排为两层层叠结构；
所述铜排的两层层叠结构中靠近铜排凹槽表面的一层为第一铜排层，另外一层为第二铜排层；
进一步的，所述铜柱伸出端部母线槽体底面或拼接母线槽体底面部分为法兰结构。
进一步的，所述直流母线槽体还包括盖片，所述盖片卡扣在所述铜排凹槽顶部，以防止铜排裸露。
进一步的，所述端部母线槽体和拼接母线槽体的材料为含有玻璃纤维的尼龙。
进一步的，所述铜柱伸出铜排凹槽底部表面0.3mm～0.7mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供了一种包含具有特殊结构的交流整流/制动电源单元结构，该结构可用于伺服电机控制领域，其由功能模块和特殊壳体构造组成，其壳体为书本型长方体结构，在该壳体结构的顶面和底面分别设置有直流母线槽体、mBUS接口、MC_CNRLA接口、制动电阻接口、电源输入接口等装置或接口，并分别与内部相应功能模块对应安装，从而实现相应的直流母线电压值检测、预充电、再生制动等相应功能。
本发明提供的直流母线槽体、mBUS接口、MC_CNRLA接口、制动电阻接口、电源输入接口位置与其相对应的功能模块位置相对应，如直流母线槽体以及电源接入接口分别设置于壳体顶面和壳体底面靠近散热装置位置，而交流整流/制动电源单元的主要功率元器件同样设置于壳体内部靠近散热装置的一面；用于检测直流母线槽体实时电压值的检测模块则位于更靠近直流母线槽体位置的壳体内部上半部分，用于传递直流母线电压值检测信息的mBUS接口则与直流母线槽体一起设置在壳体顶面，从而本发明提供的单元结构拥有更合理的布局，进而使得体积更小，这对安装空间有限的使用场合（如高铁上）具有非常重大的意义。
附图说明：
图1为本发明提供的交流整流/制动电源单元结构示意图。
图2为为本发明提供的交流整流/制动电源单元底面结构分布图。
图3为端部母线槽体结构示意图。
图4为端部母线槽体底部示意图。
图5为端部母线槽体和拼接母线槽体拼接安装示意图。
图6为不同应用单元之间的铜排连接板搭接示意图。
图7为本发明提供的伺服电机驱动单元电气原理图。
1-壳体，11-mBUS接口，12-顶端散热孔，13-MC_CNRLA接口，14-制动电阻接口，15-电源输入接口，16-底端散热孔，2-散热装置，3-直流母线槽体，100-端部母线槽体，110-凸起固定部，111-固定凹槽，120-铜柱，121-法兰结构，130-铜排凹槽，200-拼接母线槽体，300-铜排，301-通孔，310-第一铜排层，320-第二铜排层，321-铜排连接板，400-盖片，
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1：如图1、图2、图7所示，本实施例提供一种交流整流/制动电源结构，包括，壳体1，所述壳体1为书本型长方体结构；所述壳体1后端固定在散热装置2上；
所述壳体1顶端靠近散热装置2处设置有横穿壳体1的直流母线槽体3体；所述壳体1顶端表面上设置有mBUS接口11以及两个以上的顶端散热孔12；所述mBUS接口11用于交流整流/制动电源与中央控制单元采用mBUS总线连接；
所述壳体1底端表面设置有MC_CNRLA接口、制动电阻接口14、电源输入接口15及两个以上的底端散热孔16；所述制动电阻接口14设置在壳体1底端表面中部，所述电源输入接口15设置在壳体1底端表面靠近散热装置2的一侧，所述MC_CNRLA接口设置在壳体1底端表面远离散热装置2的一侧；所述底端散热孔16均匀分布在壳体1底端表面；所述MC_CNRLA接口用于MC_CNRL模块制动电阻温度保护控制以及散热风扇控制；所述壳体1与散热装置2接触的面内侧为固定功能器件模块的面；所述功能器件模块包括整流电源、预充电电路及制动单元。本实施例中，所述MC_CNRLA接口为一个，所述电源输入接口15为三个。所述预充电电路用于为后端直流母线电容充电；具体的，三相电通过三个电源输入所述预充电电路，所述预充电电路为后端直流母线电容充电，同时电压检测单元对直流母线电压值进行实时监测，并通过mBUS总线将该电压值传递给中央控制单元，中央控制单元检测到该电压值超过阈值后返回关闭单元中直流接触器指令停止充电。制动单元用于在直流母线电压高于阈值VON时开启，将直流母线上的能量释放到制动电阻上，直到直流母线电压低于阈值VOFF关闭；应注意的是，应设置VON必须大于VOFF以形成滞环，避免制动单元在阈值附近形成开关振荡。
本实施例中，如图3-6所示，所述直流母线槽体3体为安装在散热装置2上，所述壳体1在直流母线槽体3体安装位置预留空隙；所述直流母线槽体3体包括端部母线槽体100体以及铜排300；所述端部母线槽体100体包括两条平行设置的用于放置铜排的铜排凹槽130，铜排凹槽130底部设置包含内螺纹的铜柱120，该铜柱120洞穿所述铜排凹槽130底部；所述铜排300上设置有与铜柱120位置相适应的通孔301，该通孔301用于将铜排通过螺栓固定在铜排凹槽130底部上；所述端部母线槽体100体的底端设置有凸起固定部110，该凸起固定部110上设置有固定凹槽111，用于将端部母线槽体100体固定在指定设备上。本实施例中，所述直流母线槽体3体包括两个分别位于两端的端部母线槽体100体和至少一个位于两个端部母线槽体100体之间的拼接母线槽体200；所述拼接母线槽体200包括与所述端部母线槽体100体相同的铜排凹槽130；所述铜排的长度大于所述端部母线槽体100体的宽度和所述拼接母线槽体200的宽度，从而，将铜排固定在拼接母线槽体200中的铜排凹槽130中时，所述拼接母线槽体200会被所述铜排固定。所述铜排为两层层叠结构；所述铜排的两层层叠结构中靠近铜排凹槽130表面的一层为第一铜排层310，另外一层为第二铜排层320；所述直流母线同时应用在两个独立应用单元，如本实施例中的应用单元一Ⅰ和应用单元二Ⅱ时，用于两个独立应用单元的第一铜排层310互相独立，互相不连接；采用一铜排连接板321搭接在两个独立应用单元的第一铜排层310上，使得两个应用单元的直流母线互连；所述铜柱120伸出端部母线槽体100体底面或拼接母线槽体200底面部分为法兰结构121。所述直流母线槽体3体还包括盖片400，所述盖片400卡扣在所述铜排凹槽130顶部，以防止铜排裸露。所述端部母线槽体100体和拼接母线槽体200的材料为含有玻璃纤维的尼龙所述铜柱120伸出铜排凹槽130底部表面0.3mm～0.7mm。

Claims (8)

1.一种交流整流/制动电源结构，其特征在于，包括，壳体，所述壳体为书本型长方体结构；所述壳体后端固定在散热装置上；
所述壳体顶端靠近散热装置处设置有横穿壳体的直流母线槽体；所述壳体顶端表面上设置有mBUS接口以及两个以上的顶端散热孔；所述mBUS接口用于交流整流/制动电源与中央控制单元采用mBUS总线连接；
所述壳体底端表面设置有MC_CNRLA接口、制动电阻接口、电源输入接口及两个以上的底端散热孔；所述制动电阻接口设置在壳体底端表面中部，所述电源输入接口设置在壳体底端表面靠近散热装置的一侧，所述MC_CNRLA接口设置在壳体底端表面远离散热装置的一侧；所述底端散热孔均匀分布在壳体底端表面；所述MC_CNRLA接口用于MC_CNRL模块制动电阻温度保护控制以及散热风扇控制；
所述壳体与散热装置接触的面内侧为固定功能器件模块的面；所述功能器件模块包括整流电源、预充电电路及制动单元；
所述直流母线槽体包括端部母线槽体以及铜排；
所述端部母线槽体包括两条平行设置的用于放置铜排的铜排凹槽，铜排凹槽底部设置包含内螺纹的铜柱，该铜柱洞穿所述铜排凹槽底部；
所述铜排上设置有与铜柱位置相适应的通孔，该通孔用于将铜排通过螺栓固定在铜排凹槽底部上；
所述端部母线槽体的底端设置有凸起固定部，该凸起固定部上设置有固定凹槽，用于将端部母线槽体固定在指定设备上；
所述直流母线槽体包括两个分别位于两端的端部母线槽体和至少一个位于两个端部母线槽体之间的拼接母线槽体；
所述拼接母线槽体包括与所述端部母线槽体相同的铜排凹槽；
所述铜排的长度大于所述端部母线槽体的宽度和所述拼接母线槽体的宽度，从而，将铜排固定在拼接母线槽体中的铜排凹槽中时，所述拼接母线槽体会被所述铜排固定。
2.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述MC_CNRLA接口为一个，所述电源输入接口为三个，用于接入电网三相电。
3.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于， 所述预充电电路用于为后端直流母线电容充电；所述交流整流/制动电源通过mBUS总线将直流母线实时电压值传递给中央控制单元。
4.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述直流母线槽体为安装在散热装置上，所述壳体在直流母线槽体安装位置预留空隙。
5.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述直流母线槽体安装在壳体上。
6.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述铜排为两层层叠结构；
所述铜排的两层层叠结构中靠近铜排凹槽表面的一层为第一铜排层，另外一层为第二铜排层。
7.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述直流母线槽体还包括盖片，所述盖片卡扣在所述铜排凹槽顶部，以防止铜排裸露。
8.如权利要求1所述的交流整流/制动电源结构，其特征在于，所述端部母线槽体和拼接母线槽体的材料为含有玻璃纤维的尼龙。
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