CN1787721B - 电传动电力电子功率变换器功率控制器件布置方法及装置 - Google Patents

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电传动电力电子功率变换器功率控制器件布置方法及装置，将功率变换器的控制系统器件按照一定的功能设置进行多线路板组合分割。即将电传动电力电子功率变换器控制系统器件分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，将电源、模拟、数字三个部分任意组合成两块以上的电路板，可以是将电源、模拟、数字每个部分的器件分别安置在独立的印制电路板上；也可以是将电源、模拟、数字三个部分中任意两部分组合安置在一块电路板上，剩下的部分单独安置在另一块电路板上。并将三部分组合成的电路板与驱动板一起分别安装在控制装置内不同的位置上。其中电源、模拟、数字三部分组成的印制板集中安置在同一个控制盒内，驱动板另行独立安装在功率器件模块上。

Description

电传动电力电子功率变换器功率控制器件布置方法及装置
技术领域
本发明属于一种电力电子功率器件控制元件的布置方法，尤其是指一种电传动电力电子功率变换器中的功率控制电路板的布置方法。本发明还涉及一种电传动电力电子功率变换器中功率控制电路板的排布结构。
背景技术
电传动电力电子功率变换器是一种电传动中十分重要的半导体功率器件，由于电传动电力电子功率变换器具有节能、降噪，加速平稳、快速响应等特点，其应用范围越来越广泛。现在的电传动电力电子功率变换器一般包括高压控制和功率控制两个部分，在功率控制部分主要是由功率元件和功率控制系统两部分所组成，在现有的产品中对于功率元件(如IGBT)的控制是通过一整块的电路控制板来控制的，在电路板上同时包括电源、数字和模拟三部分，即将所有的控制器件组装在一整块的印制电路板上，再将印制电路板安装在器件箱内。可是在实际运行中发现将所有控制元器件全部安装在一块印制电路板上，将给检修和更换带来很多麻烦，一方面使得电器柜控制板控制盒显得十分庞大，整个控制盒的重量加重，安装运输都不方便；另一方面，由于所有的控制器件均安装在整块的印制电路板上，对于维修和更换都十分不利，往往因一部分出现问题而不得不将整块电路板换下来，维修成本高。因此很有必要对此加以改进。在对我国的专利文献搜索中尚未发现有关内容的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有电传动电力电子功率变换器控制电路板布置的不足，提出一种新型的电传动电力电子功率变换器控制电路板的布置方法。该控制电路板的布置方法具有控制电路板所占体积小，维修更换方便，维修成本降低的特点。
本发明的另一目的在于提供一种上述方法的电路板组合结构。
根据本发明的目的所提出的技术实施方案是：将电传动电力电子功率变换器的控制系统器件按照一定的功能设置进行多线路板组合分割。即将电传动电力电子功率变换器控制系统器件分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，其中电源部分主要是控制器的电源输入输出部分；模拟部分主要是进行模拟量和开关量的处理，完成控制部分的输入输出功能，所有外部信号在进入数字部分之前，以及数字部分对外部元器件进行控制的信号，都由模拟部分来处理，包括直流电压、电流、交流电流、接触器、故障信号、电机转速、温度和整车控制信号等；数字部分包括CAN控制部分、逻辑处理部分和控制算法部分；驱动部分主要是实现分配脉冲、IGBT故障保护等功能。其特征在于将电源、模拟、数字三个部分任意组合成两块以上的电路板，可以是将电源、模拟、数字每个部分的器件分别安置在独立的印制电路板上；也可以是将电源、模拟、数字三个部分中任意两部分组合安置在一块电路板上，剩下的部分单独安置在另一块电路板上。并将三部分组合成的电路板与驱动板一起分别安装在控制装置内不同的位置上。其中电源、模拟、数字三部分组成的印制板集中安置在同一个控制盒内，驱动板另行独立安装在功率器件模块上。其具体结构可以是将电源、模拟和数字三个部分，分别独立安置在印制板上，形成电源板、模拟板和数字板，并把电源板、模拟板和数字板集中安装在一个控制盒内，其中电源板放置在控制盒最左面或右面，由柜体控制插头输入直流电源，车体为地。经过电源板上的电源模块处理后，电源板产生三组共地的电源给整个控制器使用；模拟板安装在电源板旁边。模拟板与控制器中多数部件都有联系，比如电源板、驱动板、数字板和元器件等；数字板叠放在模拟板之上，通过印制板插头插座与模拟板接口联接。也可以将电源部分与模拟部分合并安装在一块电路板上，数字部分单独另外安置在一块印制板上，数字部分电路板在控制器件箱内安装在电源部分与模拟部分电路板之上，并通过印制板插头插座与模拟板接口联接。
本发明由于采用了多电路板的方式将电传动电力电子功率变换器的控制系统分置布置，并通过合理的排列，减少了控制系统电路板所占的空间，从而大大减少了电传动电力电子功率变换器控制系统的体积，而且电传动电力电子功率变换器任一控制部分的电路损坏，更换时只需更换其中被损坏的部分就可以了，因此给控制系统的安装和维修也带来了许多方便，维修成本降低。
附图及说明
图1为本发明一个实施例的系统框图；
图2为本发明一个实施例的电气线路分割示意图。
图中：1、电源板  2、模拟板  3、数字板  4、控制器盒  5、控制插头  6、驱动板。
具体实施方式
附图给出了本发明的一个实施例，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
从附图中可以看出，本发明为一电传动电力电子功率变换器的控制系统器件布置方法，其特点在于将电传动电力电子功率变换器的控制系统器件按照一定的功能设置进行多线路板组合分割。即将电传动电力电子功率变换器控制系统器件分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，其中电源部分主要是控制器的电源输入输出部分；模拟部分主要是进行模拟量和开关量的处理，完成控制部分的输入输出功能，所有外部信号在进入数字部分之前，以及数字部分对外部元器件进行控制的信号，都由模拟部分来处理，包括直流电压、电流、交流电流、接触器、故障信号、电机转速、温度和整车控制信号等；数字部分至少包括CAN控制部分、逻辑处理部分和控制算法部分的DSP及外围电路、可编程逻辑单元、CAN总线收发器、LED指示灯、测试插针等模块；驱动部分主要是实现分配脉冲、IGBT故障保护等功能。其特征在于将电源、模拟、数字三个部分任意组合成两块以上的电路板，可以是将电源、模拟、数字每个部分的器件分别安置在独立的印制电路板上；也可以是将电源、模拟、数字三个部分中任意两部分组合安置在一块电路板上，剩下的部分单独安置在另一块电路板上。并将三部分组合成的电路板与驱动板一起分别安装在控制装置内不同的位置上。其中电源、模拟、数字三部分组成的印制板集中安置在同一个控制盒内，驱动板另行独立安装在功率器件模块上。
实施例一
一种电传动电力电子功率变换器的控制系统装置，控制系统分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，其特点是电源、模拟和数字三个部分分别安置在独立的印制电路板上，形成电源板1、模拟板2和数字板3。把电源板1、模拟板2和数字板3集中安装在一控制盒4内，其中电源板1放置在控制盒4最左面或右面，由柜体控制插头5输入+24V(+18～+36V)直流电源，车体为地。经过电源板1上的电源模块处理后，电源板1产生三组共地的电源给整个控制器使用；模拟板2安装在电源板1旁边。模拟板2与控制器中多数部件都有联系，比如电源板、驱动板、数字板和元器件等；数字板3叠放在模拟板2之上，通过印制板96芯插头插座与模拟板接口联接。驱动部分6独立自行独立制成印制板形成驱动板，直接安装在IGBT功率模块上。采取这种分置方式具有便于维修，成本低，安装位置灵活的特点。
实施例二
一种电传动电力电子功率变换器的控制系统装置，控制系统分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，其特点在于将电源部分与模拟部分合并安置在一块电路板上，数字部分单独另外安置在一块电路板上，数字部分电路板在控制器件箱内安装在电源部分与模拟部分电路板之上，并通过印制板插头插座与模拟板接口联接。驱动部分仍独立自行独立制成印制板形成驱动板，直接安装在IGBT功率模块上。采取这种分置方式，具有电路回路最小，电磁兼容性能好，抗干扰能力强，整体简洁等特点。

Claims (3)

1.电传动电力电子功率变换器功率控制器件布置方法，其特征在于：将电传动电力电子功率变换器的功率控制器件按照一定的功能设置进行多印制电路板组合分割；即将电传动电力电子功率变换器功率控制器件分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，将电源、模拟和数字三部分组合成两块以上的印制电路板，并将三部分组合成的印制电路板与驱动板一起分别安装在控制装置内不同的位置上，其中电源、模拟、数字三部分组成的印制电路板集中安置在同一个控制盒内，驱动板另行独立安装在功率器件模块上。
2.如权利要求1所述的电传动电力电子功率变换器功率控制器件布置方法，其特征在于：将电源部分与模拟部分合并安装在一块电源部分与模拟部分印制电路板上，数字部分单独另外安置在一块数字部分印制电路板上，数字部分印制电路板在控制器件箱内安装在电源部分与模拟部分印制电路板之上，并通过印制电路板插头插座与电源部分与模拟部分印制电路板接口联接。
3.一种电传动电力电子功率变换器功率控制器件，功率控制器件分为电源、模拟、数字和驱动四个部分，其特征在于：将电源部分与模拟部分合并安置在一块电源部分与模拟部分印制电路板上，数字部分单独分别安置在数字部分印制电路板上，数字部分印制电路板和电源部分与模拟部分印制电路板集中安置在一控制盒内，且数字部分印制电路板在控制盒内安装在电源部分与模拟部分印制电路板之上，并通过印制电路板插头插座与电源部分与模拟部分印制电路板接口联接，驱动部分另行独立制成印制电路板，直接安装在功率器件模块上。
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