CN110504819A - 一种功率单元模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种功率单元模组。所述功率单元模组包括：驱动单元，用于驱动功率单元；功率单元，用于运行所述功率单元模组；信号采集单元，用于对所述功率单元进行数据采集，并将数据发送至边缘计算单元；边缘计算单元，用于对所述数据进行处理，以得到处理后的数据。本发明的功率单元模组工作稳定，成本低廉，使用安全，实时性控制较好。

Description

一种功率单元模组

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，特别是涉及一种功率单元模组。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)融合了MOS管器件驱动功率小和开关速度快以及双极性器件饱和压降低而容量大的双重优点，其应用场景广泛，例如：交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域，电子电力领域半数市场的器件几乎都运用到绝缘栅双极型晶体管。

传统的功率单元模组存在成本较高，使用不安全，实时性控制很差的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率单元模组，用于解决现有技术中的功率单元模组存在成本较高，使用不安全，实时性控制很差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率单元模组，所述功率单元模组包括：

驱动单元，用于驱动功率单元；

功率单元，用于运行所述功率单元模组；

信号采集单元，用于对所述功率单元进行数据采集，并将数据发送至边缘计算单元；以及

边缘计算单元，用于对所述数据进行处理，以得到处理后的数据。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元包括微控制器。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元用于对所述处理后的数据进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述驱动单元，以控制所述驱动单元的输出。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元用于对所述处理后的数据进行分析和存储。

在本发明的一实施例中，所述功率单元模组还包括负载单元，所述信号采集单元用于采集所述负载单元的工作信号，并将所述工作信号发送至所述边缘计算单元。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元用于对所述信号采集单元发送的工作信号进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述负载单元，以控制所述负载单元的输出。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元用于对所述工作信号进行处理，以得到处理后的信号。

在本发明的一实施例中，所述边缘计算单元用于对所述处理后的信号进行分析和存储。

在本发明的一实施例中，所述功率单元模组还包括信号输入输出端口，所述信号输入输出端口与所述负载单元之间双向通信连接，所述信号输入输出端口的输入端与所述边缘计算单元的输出端相连接，所述信号输入输出端口的输出端与所述信号采集单元的输入端相连接。

在本发明的一实施例中，所述功率单元包括半桥绝缘栅双极型晶体管模组。

如上所述，本发明的一种功率单元模组，具有以下有益效果：

本发明的功率单元模组包括驱动单元、功率单元、信号采集单元、边缘计算单元，本发明的功率单元模组工作稳定，成本低廉，使用安全，实时性控制较好。当温度过高时，所述边缘计算单元实时得出整个系统的温度过高，从而发出降温指令至内部的微控制器，以调整负载单元的转速进行降温，实现可以无需云端服务器处理即可自我调节的整体封装模块。

本发明能够实现基于功率单元模组进行控制，实现整体封装系统更高速快捷不同的交互调控，可适配不同场景的业务需求，灵活性非常高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。

图2为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。

图3为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。

图4为本申请实施例提供的一种功率单元模组的信号采集单元的结构框图。

图5为本申请实施例提供的一种功率单元模组的整体组装模块的分布示意图。

图6为本申请实施例提供的一种功率单元模组的工作方法的工作原理图。

图7为本申请实施例提供的一种功率单元模组的工作方法的工作原理图。

元件标号说明

1 封装壳

10 驱动单元

20 功率单元

30 信号采集单元

40 边缘计算单元

50 负载单元

60 信号输入输出端口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1、图5，图1为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。图5为本申请实施例提供的一种功率单元模组的整体组装模块的分布示意图。一种功率单元模组，所述功率单元模组包括：驱动单元10、功率单元20、信号采集单元30、边缘计算单元40。所述驱动单元10用于驱动功率单元20。具体的，所述驱动单元10可以包括但不限于三组单相桥沟槽型低损系列的驱动，例如，所述三组单相桥沟槽型低损系列的驱动的型号不限于为GD800HTT65P4S。所述驱动单元10以模块形式呈现，需单独电源供电，进行隔离驱动，所述驱动单元10内部设有检测模块和推挽模块，并能够实现过压反馈，保护所述功率单元20。所述功率单元20可以但不限于为绝缘栅双极型晶体管模组单元。所述功率单元20用于运行所述功率单元模组，作为整体封装的核心运行部件。所述功率单元20包括但不限于半桥TG600HF12M1-S3A00。所述功率单元20包括单组驱动，可以以半桥形式的绝缘栅双极型晶体管进行整体封装，如果要求多个驱动功能，可更换全桥形式的绝缘栅双极型晶体管模组。所述信号采集单元30用于对所述功率单元20进行数据采集，并将数据发送至边缘计算单元40。所述边缘计算单元40用于对所述数据进行处理，以得到处理后的数据。具体的，所述信号采集单元30可以但不限于传感器。还可以对需要的参数如所述功率单元20的输出信号、自身状态以及工作环境等进行采集。请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种功率单元模组的信号采集单元30的结构框图。所述信号采集单元30包括但不限于温度传感器31、速度传感器32，通过所述温度传感器31采集所述功率单元20的温度，通过所述速度传感器32采集与所述功率单元20连接的驱动单元10的运行的速度，并将所述温度数据以及速度数据发送至所述边缘计算单元40，通过所述边缘计算单元40对所述温度数据以及速度数据进行处理，以得到处理后的数据，并对处理后的数据进行分析。所述边缘计算单元40中预先设置有温度阈值以及速度阈值，并对所述信号采集单元30发送的温度数据以及速度数据进行判断，如果所述温度数据、速度数据不在温度阈值、速度阈值内，则输出控制信号至所述驱动单元10，通过所述驱动单元10调整所述功率单元20的温度以及所述驱动单元10的速度，使温度和速度在温度阈值、速度阈值内，如果所述温度数据、速度数据在温度阈值、速度阈值内，则不需要输出控制信号至所述驱动单元10，无需调整所述功率单元20的温度以及驱动单元10的速度。所述功率单元20包括但不限于半桥绝缘栅双极型晶体管模组或全桥绝缘栅双极型晶体管模组。所述功率单元20可以包括但不限于微控制器。具体的，所述驱动单元10、功率单元20、信号采集单元30、信号传输单元40可设置于封装壳1的内部，本发明提供了绝缘栅双极型晶体管模组整体封装模块的外部信号，并受绝缘栅双极型晶体管模组整体封装模块的控制，实时接受整体封装的数据采集和反馈控制。

请参阅图2、图3，图2为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。图3为本申请实施例提供的一种功率单元模组的结构框图。所述功率单元模组还包括负载单元50，所述信号采集单元30用于采集所述负载单元50的工作信号，并将所述工作信号发送至所述边缘计算单元40。所述负载单元50可以但不限于电机，所述负载单元50需要受功率单元20或整体封装模块的输出信号的控制。通过所述温度传感器31采集所述负载单元50的温度信号，通过所述速度传感器32采集所述负载单元50的速度信号，并将所述温度信号以及速度信号发送至所述边缘计算单元40，通过所述边缘计算单元40对所述温度信号以及速度信号进行处理，以得到处理后的信号，并对所述处理后的信号进行分析。所述边缘计算单元40中预先设置有温度阈值以及速度阈值，并对所述信号采集单元30发送的温度信号以及速度信号进行判断，如果所述温度信号、速度信号不在温度阈值、速度阈值内，则输出控制信号至所述负载单元50，以调整所述负载单元50的温度以及速度，使温度和速度在温度阈值、速度阈值内，如果所述温度信号、速度信号在温度阈值、速度阈值内，则不需要输出控制信号至所述负载单元50，无需调整所述负载单元50的温度以及速度。所述功率单元模组还包括信号输入输出端口60，所述信号输入输出端口60包括但不限于I/O端口。所述信号输入输出端口60与所述负载单元50之间双向通信连接，所述信号输入输出端口60的输入端与所述边缘计算单元40的输出端相连接，所述信号输入输出端口60的输出端与所述信号采集单元30的输入端相连接。预留I/O端口供后期产品体调试使用，并能实现外部负载单元50的调控。本发明能够实现利用边缘计算功能，实现具备自主调整控制的IGBT整体封装模块，自主实时运算，传输更安全，具有良好的应用前景。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种功率单元模组的整体组装模块的分布示意图。所述功率单元模组的各个模块的连接顺序如下：选取所述功率单元20，功率单元20是整体组装的核心，以单电机为例，只需选取半桥形式的功率单元20，一端电源端子供以电源，一端连接驱动单元10。再连接驱动单元10。所述驱动单元10可以为三组单相桥沟槽型低损系列驱动，驱动与功率单元20上的另一端电源端子相连，功率单元20的另一端供以电源，功率单元20主要提供驱动和检测作用，并能够实现过压反馈，用以保护所述功率单元20，稳定功率单元20的静态和动态参数。再连接信号采集单元30。将对应参数选取的传感器的两端分别连接信号采集单元30、边缘计算单元40，对所述功率单元模组的输出信号、自身状态以及工作环境等信号进行采集。再连接所述边缘计算单元40。所述边缘计算单元40可以以MCU作为处理核心，接收并对采集信号进行计算，同时也接受调整指令作用于驱动。留出I/O端口，将上述操作步骤中的连接好的产品进行塑封，实现整体封装。最后连接负载单元50，例如电机。电机是模拟集成大功率产品，工业上的轴承转动，汽车行驶都可以以电机代替，作为整体封装的外接负载，实现整体功能的运作。使得整体封装模块呈现产品、测试两部分。以电机类应用为例，所述驱动单元10供电运作后，带动整个系统的运作，电机的转动过程中产生热量，当热量过高，温度传感器采集的数据采集就会传入所述功率单元20的微控制器进行处理，输出的信号由所述边缘计算单元40进行处理，此时所述边缘计算单元40就会知道整个系统温度过高，便会发出降温的指令返回微控制器，调整电机的转速进行降温，实现可以无需云端服务器处理的可自我调节的整体封装模块。

请参阅图6、图7，图6为本申请实施例提供的一种功率单元模组的工作方法的工作原理图。图7为本申请实施例提供的一种功率单元模组的工作方法的工作原理图。与本发明的所述功率单元模组的原理相似的是，本发明还提供了一种功率单元模组的工作方法，所述功率单元模组的工作方法的具体工作步骤包括：S1、通过驱动单元10驱动功率单元20。S2、通过功率单元20运行所述功率单元模组。S3、通过信号采集单元30对所述功率单元20进行数据采集，并将数据发送至边缘计算单元40。S4、通过边缘计算单元40对所述数据进行处理，以得到处理后的数据，所述边缘计算单元40对所述处理后的数据进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述驱动单元10，以控制所述驱动单元10的输出。具体的，所述步骤S4中的所述边缘计算单元40对所述处理后的数据进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述驱动单元10，以控制所述驱动单元10的输出的具体操作步骤包括：S41、通过所述边缘计算单元40设置温度阈值以及速度阈值。S42、对所述信号采集单元30发送的温度数据以及速度数据进行判断。S43、如果所述温度数据、速度数据不在温度阈值、速度阈值内，则输出控制信号至所述驱动单元10，通过所述驱动单元10调整所述功率单元20的温度以及驱动单元10的速度，使温度和速度在温度阈值、速度阈值内。S44、如果所述温度数据、速度数据在温度阈值、速度阈值内，则不需要输出控制信号至所述驱动单元10，无需调整所述功率单元20的温度以及驱动单元10的速度。

综上所述，本发明的功率单元模组包括驱动单元10、功率单元20、信号采集单元30、边缘计算单元40，本发明的功率单元模组工作稳定，成本低廉，使用安全，实时性控制较好。当温度过高时，所述边缘计算单元40实时得出整个系统的温度过高，从而发出降温指令至内部的微控制器，以调整负载单元50的转速进行降温，实现可以无需云端服务器处理即可自我调节的整体封装模块。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种功率单元模组，其特征在于，所述功率单元模组包括：

驱动单元，用于驱动功率单元；

功率单元，用于运行所述功率单元模组；

信号采集单元，用于对所述功率单元进行数据采集，并将数据发送至边缘计算单元；以及

边缘计算单元，用于对所述数据进行处理，以得到处理后的数据。

2.根据权利要求1所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元包括微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元用于对所述处理后的数据进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述驱动单元，以控制所述驱动单元的输出。

4.根据权利要求1所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元用于对所述处理后的数据进行分析和存储。

5.根据权利要求1所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述功率单元模组还包括负载单元，所述信号采集单元用于采集所述负载单元的工作信号，并将所述工作信号发送至所述边缘计算单元。

6.根据权利要求5所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元用于对所述信号采集单元发送的工作信号进行判断，根据判断结果输出控制信号至所述负载单元，以控制所述负载单元的输出。

7.根据权利要求5所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元用于对所述工作信号进行处理，以得到处理后的信号。

8.根据权利要求7所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述边缘计算单元用于对所述处理后的信号进行分析和存储。

9.根据权利要求5所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述功率单元模组还包括信号输入输出端口，所述信号输入输出端口与所述负载单元之间双向通信连接，所述信号输入输出端口的输入端与所述边缘计算单元的输出端相连接，所述信号输入输出端口的输出端与所述信号采集单元的输入端相连接。

10.根据权利要求1所述的一种功率单元模组，其特征在于：所述功率单元包括半桥绝缘栅双极型晶体管模组。