CN204290687U - 变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子电力应用技术领域，旨在提供一种变频器，包括主体框架和设于所述主体框架的容纳腔内的功率器件，所述功率器件包括接触器、电抗单元、滤波模块、整流模块和逆变模块。本实用新型，通过将接触器、电抗单元以及第一滤波单元容纳于第一腔室内，将整流模块、逆变模块以及第二滤波单元容纳于第二腔室内，并将多个电抗器串联而成电抗单元，其中，整流单元通过第二滤波单元与逆变单元并联电连接，整流单元、第二滤波单元以及逆变单元均与母排组件电连接，这样，不仅提高了变频器的集成度，简化了其结构，减少了占用面积，还便于安装和维护以及提高整体性能。另外，因该整流单元由多个IGBT组装而成，因而可实现能量的双向流通。

Description

变频器

技术领域

本实用新型属于电子电力应用技术领域，涉及一种变频器，尤其涉及一种四象限变频器的各部件的布局结构。

背景技术

变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为所需频率的电能控制装置，目前，已广泛应用于机械、冶金、轻纺和家用电器等领域。随着科学技术的发展进步，因变频器的交流变频调速技术在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率以及使用方便等方面具有极大的优势，使其成为最具有发展前途的一种交流调速方式。

通常，变频器中含有大量的功率器件，如整流器、逆变器、整流桥、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)等，显然，基于各功率器件自身的特性、各功率器件之间的影响、以及变频器在工作时会产生大量的需要及时散发的热量，使得变频器内部器件的结构布局尤为重要，然而现有的变频器普遍存在体积大、系统结构复杂、安装繁琐、散热性能不佳等缺陷，这不仅会影响到变频器的生产效率，还会致使变频器的整体性能不可靠，且对其后序的运行和维护也会有一定程度上的影响。

另外，现有的普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流电，然后采用IGBT逆变技术将直流电转化成电压频率皆可调整的交流电，因这种变频器只能工作在电动状态，故而称之为两象限变频器。由于这种两象限变频器采用二极管整流桥，其只允许电流单向流动，能量也只能由输入端向输出端传递，无法实现能量的双向流动，因而无法将电机回馈系统的能量送回电网。在电动机要回馈能量的应用中，比如电梯、提升机、离心机系统、抽油机等，只能在两象限变频器上增加电阻制动单元，将电动机回馈的能量消耗掉。另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网会产生严重的谐波污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变频器，用以解决现有变频器的内部结构布局不合理导致的变频器体积大、系统结构复杂和散热性能不佳等缺陷，以及无法实现能量的双向流动和谐波污染较严重的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种变频器，该变频器包括主体框架和设于所述主体框架的容纳腔内的功率器件，所述功率器件包括接触器、电抗单元、滤波模块、整流模块和逆变模块，所述滤波模块包括第一滤波单元和第二滤波单元，所述接触器分别与所述电抗单元和所述第一滤波单元电连接；所述容纳腔包括第一腔室和第二腔室，所述接触器、所述电抗单元以及所述第一滤波单元容纳于所述第一腔室内，所述整流模块、所述逆变模块以及所述第二滤波单元容纳于所述第二腔室内；

所述电抗单元包括多个电抗器，且相邻两所述电抗器之间通过第一连接件实现串联电连接；

所述整流模块包括整流单元，所述逆变模块包括逆变单元，该变频器还包括母排组件，所述电抗单元和所述整流单元由第二连接件实现电连接，所述整流单元通过所述第二滤波单元与所述逆变单元并联电连接，所述整流单元、所述第二滤波单元以及所述逆变单元均与所述母排组件电连接。

进一步地，所述整流单元分为三相RST，各相RST均由多个IGBT组成，所述逆变单元分为三相UVW，各相UVW均由多个IGBT组成。

进一步地，所述整流单元的各相RST均由三个IGBT组成，所述逆变单元的各相UVW均由三个IGBT组成，所述整流单元和所述逆变单元位于同一纵向平面内。

更进一步地，所述电抗器设为三个，且各所述电抗器纵向依次排列，所述第一滤波单元为第一滤波电容。

进一步地，所述第二滤波单元包括多个横向并排的电容组件，各所述电容组件由多个第二滤波电容串联而成，且各所述第二滤波电容纵向并排。

更进一步地，所述电容组件为六个，所述第二滤波电容为三个，相邻两所述第二滤波电容之间通过第三连接件实现电连接。

进一步地，所述母排组件包括正母排和叠加于所述正母排的下方的负母排，所述正母排和所述负母排均与各所述第二滤波电容相嵌合，相邻所述第二滤波电容相互串联后并联在所述正母排上。

进一步地，所述整流模块还包括用于控制所述整流单元的整流控制单元，所述逆变模块还包括用于控制所述逆变单元的逆变控制单元，所述整流控制单元和所述逆变控制单元横向并排，且所述整流控制单元和所述逆变控制单元均位于所述母排组件的前方。

进一步地，所述整流模块还包括用以辅助所述整流单元散热的第一散热器，所述第一散热器与所述整流单元正相对，且安装在所述主体框架的后部；所述逆变模块还包括用以辅助所述逆变单元散热的第二散热器，所述第二散热器与所述逆变单元正相对，且所述第二散热器安装在所述主体框架的后部。

进一步地，该变频器还包括风机组件，所述风机组件包括第一风机和第二风机，所述第一风机安装在所述主体框架的上部，且与所述第一腔室同侧，所述第二风机安装在所述主体框架的上部，且与所述第二腔室的同侧。

与现有技术相比，本实用新型提供的变频器的有益效果在于：

(1)通过对变频器的主体框架进行分腔，将变频器的电抗单元、滤波模块、整流模块、逆变模块以及母排组件等合理布局在各腔室内，这样，首先减少了整个设备的杂散电感，从而提高设备的可靠性和整体的性能，便于变频器的安装和维护；其次，一定程度上提高了整个变频器的集成度，简化了变频器的结构，进而减少变频器的整体占用面积；再者，减少了电抗单元散出的热量对整流模块和逆变模块部分的影响，显然，也提高了设备的散热效果；

(2)通过将原有的二级管整流桥改装成由多个IGBT组装而成的整流单元，使得将无法实现能量的双向流通的二象限变频器改装成能量可双向流通的四象限变频器。

附图说明

图1是本实用新型实施例中变频器的主视图；

图2是图1中变频器去掉主体框架后其内部各主要部件的立体结构布局示意图；

图3是图2的主视图；

图4是图1中变频器其内部各主要部件的主视图。

附图中的标号如下：

1主体框架、11容纳腔、111第一腔室、112第二腔室；

2功率器件、21接触器；

22电抗单元、221电抗器、222第一连接件；223第二连接件；

23滤波模块、231第一滤波单元/第一滤波电容、232第二滤波单元、2320电容组件、2321第二滤波电容、2322第三连接件/铜排；

24整流模块、241整流单元、242整流控制单元、243第一散热器；

25逆变模块、251逆变单元、252逆变控制单元、253第二散热器；

3母排组件、31正母排；

4风机组件、41第一风机、42第二风机。

具体实施方式

为了使本实用新型的所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需说明的是，本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述。

如图1～图4所示，为本实用新型一较佳实施例提供的一种变频器。

如图1所示，在本实施例中，该变频器包括主体框架1和设于主体框架1的容纳腔11内的功率器件2，功率器件2包括接触器21、电抗单元22、滤波模块23、整流模块24和逆变模块25。其中，在本实施例中，接触器21为交流接触器21，并将其作为用户的输入端RST，串联接入到电抗单元22上，整流模块24主要用以将输入的交流电转换为直流电，并将该直流电经过滤波模块23滤波后供给逆变模块25，逆变模块25主要用以将经滤波模块23滤波后的直流电转换为用户所需频率的交流电。

为降低各部件产生的谐波污染，使该变频器成为绿色环保的电气设备，如图1至3所示，滤波模块23包括第一滤波单元231和第二滤波单元232，接触器21分别与电抗单元22和第一滤波单元231电连接。需说明的是，通常，第一滤波单元231为第一滤波电容。

如图1所示，为便于减少变频器内杂散的电感，以及提高其内部各部件的集成度，简化整体布局，在本实施例中，容纳腔11包括第一腔室111和第二腔室112，其中，第一腔室111和第二腔室112需采用一隔离板(图未示)隔离开，且接触器21、电抗单元22以及第一滤波单元231容纳于第一腔室111内，整流模块24、逆变模块25以及第二滤波单元232容纳于第二腔室112内，可以理解地，将变频器的容纳腔11进行分腔布局，其中，第一腔室111主要用以电流的输入腔室，第二腔室112为该变频器的主要工作腔室，这样，一定程度上可以减少电抗单元22散出的热量对整流模块24和逆变模块25部分的影响，以此来提高整个变频器设备的散热效果，进而使得该变频器更绿色环保。

由上，显然，第一滤波单元231主要用以消除第一腔室111内的功率器件2产生的谐波污染，当然，主要用以消除电抗单元22产生的谐波污染；第二滤波单元232主要用以消除第二腔室112内的功率器件2产生的谐波污染，当然，主要用以消除滤波模块23和整流模块24产生的谐波污染。

如图1至图4所示，为防止电抗单元22发热量过大，以及为解决现有的电抗器221占用面积过大的技术问题，在本实施例中，电抗单元22包括多个电抗器221，且相邻两电抗器221之间通过第一连接件222实现串联电连接，其中，第一连接件222为铜排，可以理解地，该电抗单元22是由多个串联连接的电抗器221组成的。

需说明的是，第一连接件222可以从相邻两电抗器221的前方来实现两者之间的电连接，还可从相邻两电抗器221的后方来连接，具体的连接方式，应根据实际需要而定。另外，因该变频器输入的电流为三相电，因而，在用第一连接件222实现电连接时，相邻的两电抗器221的各相电流应一一对应，也即，通常，相邻两电抗器221的电连接需要采用三根第一连接件222来连接，且通常采用铜排来连接，具体如图1至图4所示。

需说明的是，为简化和/或集成该变频器的结构，以及为便于维护该变频器，在本实施例中，各电抗器221与接触器21位于第一腔室111的同一纵向空间内，第一滤波单元231，也即在工作状态下，第一滤波电容位于各电抗器221的前方，也即，不与各电抗器221位于同一纵向空间，具体如图2所示。

如图1至图4所示，整流模块24包括整流单元241，逆变模块25包括逆变单元251，该变频器还包括母排组件3，其中，在本实施例中，整流单元241主要用以对该变频器内输入的交流电转换为直流电，逆变单元251主要用以对经整流单元241转换，并经第二滤波单元232滤波的直流电转换为用户所需频率的交流电；母排组件3主要用以将整流单元241和逆变单元251组合在一起，并实现整流单元241和逆变单元251的电导通。

如图1至图4所示，电抗单元22和整流单元241由第二连接件223实现电连接，可以理解地，第二连接件223一端位于第一腔室111内，与电抗单元22的最末端的一电抗器221相连，另一端穿过隔离板(图未示)伸入到第二腔室112内与整流单元241相连。与第一连接件222的连接原理相同，可以理解地，该第二连接件223应有三根，且各跟第二连接件223对应导通电抗器221和整流单元241之间的各相电流。在实际应用中，通常第二连接件223为铜排。

为使得该变频器内部结构的紧凑性，并使得整流单元241和逆变单元251能统一协调，整流单元241通过第二滤波单元232与逆变单元251并联电连接，也即，整流单元241和逆变单元251集成在一起，其中，整流单元241、第二滤波单元232以及逆变单元251均与母排组件3电连接，可以理解地，整流单元241、第二滤波单元232以及逆变单元251之间的整合是通过母排组件3来实现的，且通常，如图1至图4所示，整流单元241和逆变单元251均置于母排组件3的上方，这样，不仅节省过了母排组件3中的母排且还节约了该变频器所占用空间。

进一步地，如图1至图4所示，因电抗单元22输入的电流为三相交流电，因而，为与电抗单元22对应，在本实施例中，整流单元241分为三相RST，且为便于实现能量的双向流动，进而达到节能的效果，以及高效地调整输入的功率因素，减少谐波污染，各相RST均由多个IGBT组成，也即，采用IGBT作为整流桥；逆变单元251分为三相UVW，同样，为便于实现能量的双向流动，进而达到节能的效果，各相UVW均由多个IGBT组成，这样，本实用新型提供的变频器即可称作是一款绿色环保的四象变频器。

更进一步地，在本实用新型提供的一较佳实施例中，优选地，如图1至图4所示，整流单元241的各相RST均由三个IGBT组成，逆变单元251的各相UVW均由三个IGBT组成。再如图1至图4所示，为使第二腔室112内的各部件更紧凑，整流单元241和逆变单元251位于同一纵向平面内。

进一步地，如图1至图4所示，电抗器221设为三个，且各电抗器221纵向依次排列，第一滤波单元231为第一滤波电容。可以理解地，三个电抗器221纵向串联连接，其中，从下往上数起，第一个电抗器221一端与接触器21相连，以接入输入的三相交流电，另一端与第二电抗器221的输入端串联，第三电抗器221的一端与第二电抗器221输出端串联，另一端与整流单元241相连，显然，整流单元241与第三电抗器221并排，而逆变单元251位于整流单元241的正下方。

进一步地，如图1至图4所示，为减少杂散电感的污染，第二滤波单元232包括多个横向并排的电容组件2320，其中，各电容组件2320并联连接，另外，各电容组件2320均由多个第二滤波电容2321串联而成，且各第二滤波电容2321纵向并排，具体如图2所示。

更进一步地，在本实用新型提供的一较佳实施例中，如图1至图4所示，优选地，电容组件2320为六个，第二滤波电容2321为三个，具体如图4所示，相邻两第二滤波电容2321之间通过第三连接件2322实现电连接，优选地，第三连接件2322为铜排。

进一步地，如图1至图4所示，在本实用新型提供的一较佳实施例中，母排组件3包括正母排31和负母排，其中，负母排叠加于正母排31的下方，且负母排与正母排31正相对，正母排31和负母排均与各第二滤波电容2321相嵌合，且相邻两第二滤波电容2321相互串联后再并联在正母排31上。可以理解地，该母排组件3的一端设在整流单元241上，另一端设在逆变单元251上，且其中间部分卡设在各电容组件2320上，这样，不仅利于集成各零部件，以及利于整体的安装和维护，且能有效地减少线路的电感污染。

进一步地，如图1至图4所示，为便于控制整流模块24中的整流单元241，整流模块24还包括整流控制单元242，同理，为便于控制逆变单元251，逆变模块25还包括逆变控制单元252。另外，具体如图2所示，为便于使各零部件整齐有序，整流控制单元242和逆变控制单元252横向并排，且整流控制单元242和逆变控制单元252均位于母排组件3的前方，也即，整流控制单元242和逆变控制单元252位于同一纵向空间内，但不与整流单元241和逆变单元251在同一纵向空间内，这样，可以使得第二腔室112内的各零部件的布局更紧凑且有序可循。

进一步地，如图2至图4所示，当然，为使尽快地散去整流单元241以及第二滤波单元232所产生的热量，提高该变频器的持续工作能力以及过载能力等，整流模块24还包括第一散热器243。为使各零部件的布局更紧凑，其中，第一散热器243与整流单元241正相对，且安装在主体框架1的后部，也即，第一散热器243位于整流单元241的后方；同理，为尽快散去逆变单元251以及第二滤波单元232所产生的热量，逆变模块25还包括第二散热器253。为使各零部件的布局更紧凑，其中，第二散热器253与逆变单元251正相对，且第二散热器253安装在主体框架1的后部，也即，第二散热器253位于逆变单元251的后方，且第一散热器243和第二散热器253位于同一纵向空间内。

进一步地，如图2至图4所示，相应地，该变频器还包括风机组件4，其中，风机组件4包括第一风机41和第二风机42，其中，第一风机41安装在主体框架1的上部，且与第一腔室111同侧，以对第一腔室111进行散热，不仅如此，第一风机41的出风口朝上，这样，第一风机41在散热时可将变频器产生的热气往上抽出。

同理，第二风机42安装在主体框架1的上部，且与第二腔室112的同侧，以对第二腔室112进行散热，不仅如此，第二出风口朝上，这样，第二风机42在在散热时可将变频器产生的热气往上抽出，外界的灰尘也不易进入风道，从而减轻对第一散热器243和第二散热器253的风道的清理工作。需说明的是，具体第二风机42的数量可依据实际需要而定，具体在本实用新型提供的一较佳实施例中，优选地，第二风机42为三个。

总之，本实用新型实施例提供的变频器，为一款绿色环保和节能的四象限变频器，其结构紧凑、散热性能好且能实现能量的双向流通，在电梯、提升机、离心机等领域中有比较好应用效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.变频器，包括主体框架和设于所述主体框架的容纳腔内的功率器件，所述功率器件包括接触器、电抗单元、滤波模块、整流模块和逆变模块，所述滤波模块包括第一滤波单元和第二滤波单元，所述接触器分别与所述电抗单元和所述第一滤波单元电连接，其特征在于：所述容纳腔包括第一腔室和第二腔室，所述接触器、所述电抗单元以及所述第一滤波单元容纳于所述第一腔室内，所述整流模块、所述逆变模块以及所述第二滤波单元容纳于所述第二腔室内；

所述电抗单元包括多个电抗器，且相邻两所述电抗器之间通过第一连接件实现串联电连接；

所述整流模块包括整流单元，所述逆变模块包括逆变单元，该变频器还包括母排组件，所述电抗单元和所述整流单元由第二连接件实现电连接，所述整流单元通过所述第二滤波单元与所述逆变单元并联电连接，所述整流单元、所述第二滤波单元以及所述逆变单元均与所述母排组件电连接。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：所述整流单元分为三相RST，各相RST均由多个IGBT组成，所述逆变单元分为三相UVW，各相UVW均由多个IGBT组成。

3.如权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述整流单元的各相RST均由三个IGBT组成，所述逆变单元的各相UVW均由三个IGBT组成，所述整流单元和所述逆变单元位于同一纵向平面内。

4.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：所述电抗器设为三个，且各所述电抗器纵向依次排列，所述第一滤波单元为第一滤波电容。

5.如权利要求1至4任一项所述的变频器，其特征在于：所述第二滤波单元包括多个横向并排的电容组件，各所述电容组件由多个第二滤波电容串联而成，且各所述第二滤波电容纵向并排。

6.如权利要求5所述的变频器，其特征在于：所述电容组件为六个，所述第二滤波电容为三个，相邻两所述第二滤波电容之间通过第三连接件实现电连接。

7.如权利要求5所述的变频器，其特征在于：所述母排组件包括正母排和叠加于所述正母排的下方的负母排，所述正母排和所述负母排均与各所述第二滤波电容相嵌合，相邻所述第二滤波电容相互串联后并联在所述正母排上。

8.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：所述整流模块还包括用于控制所述整流单元的整流控制单元，所述逆变模块还包括用于控制所述逆变单元的逆变控制单元，所述整流控制单元和所述逆变控制单元横向并排，且所述整流控制单元和所述逆变控制单元均位于所述母排组件的前方。

9.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：所述整流模块还包括用以辅助所述整流单元散热的第一散热器，所述第一散热器与所述整流单元正相对，且安装在所述主体框架的后部；所述逆变模块还包括用以辅助所述逆变单元散热的第二散热器，所述第二散热器与所述逆变单元正相对，且所述第二散热器安装在所述主体框架的后部。

10.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：该变频器还包括风机组件，所述风机组件包括第一风机和第二风机，所述第一风机安装在所述主体框架的上部，且与所述第一腔室同侧，所述第二风机安装在所述主体框架的上部，且与所述第二腔室的同侧。