CN210016398U - 一种变频器驱动转换板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变频器驱动转换板集成了接口电路、IGBT驱动电路、模数转换电路、温度检测电路、电压电流检测电路、散热风扇控制电路于一体，其结构紧凑，符合安规要求，EMC性能强。

Description

一种变频器驱动转换板

技术领域

本实用新型属于变频技术领域，具体涉及一种变频器驱动转换板。

背景技术

变频器是一种电力变换装置，主要用于电机的驱动和控制。它的应用的广泛性，对变频器的设计提出了更高的要求。随着工业发展的进步，变频器在工业上的应用领域越来越广泛。

然而，现有的变频器驱动板只是单一的驱动电路，造成变频器内部器件过多，杂乱无章。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种变频器驱动转换板。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种变频器驱动转换板，包括：

接口电路，用于与其他电路和/或器件进行交互；

IGBT驱动电路，用于为功率器件IGBT驱动提供所需的功率；

模数转换电路，用于进行模数转换；

温度检测电路，用于对IGBT功率器件NTC电阻进行检测；(实现功率器件的过热控制)

电压电流检测电路，用于对输出电流和变频器的直流母线电压进行检测，并经过模数转换电路进行转换后，再通过接口电路反馈到变频器主控板；

散热风扇控制电路，用于对散热风扇进行控制。

本实用新型公开的一种变频器驱动转换板集成了接口电路、IGBT驱动电路、模数转换电路、温度检测电路、电压电流检测电路、散热风扇控制电路于一体，其结构紧凑，符合安规要求，EMC性能强。

本实用新型具有IGBT功率器件NTC电阻的检测电路，实现功率器件的过热控制。

不仅如此，还可以将控制转换板的驱动信号按照控制算法分配到不同通道，实现IGBT的选通控制，同时提高了IGBT驱动电路的抗干扰性能，容易实现增强的EMC功能。PCB焊接安装，使得信号接口牢靠不易松动。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，IGBT驱动电路包括：U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路、W相桥臂驱动电路以及制动IGBT模块驱动电路。

采用上述优选的方案，IGBT驱动电路包括具有双半桥的3个IGBT功率器件构成3相全桥逆变电路。

作为优选的方案，U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路、W相桥臂驱动电路以及制动IGBT模块驱动电路分别采用HCPL316J光耦进行PWM信号的高低压隔离。

采用上述优选的方案，保护变频器主控板的安全。

作为优选的方案，U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路以及W相桥臂驱动电路通过驱动信号线与功率器件IGBT相连。

采用上述优选的方案，连接效果佳。

作为优选的方案，制动IGBT模块驱动电路通过驱动信号线与制动IGBT相连。

采用上述优选的方案，连接效果佳。

作为优选的方案，散热风扇控制电路采用双路单独控制电路，一路电路控制散热风扇直接启动，另一路电路通过温控开关控制散热风扇启动。

采用上述优选的方案，散热风扇采用双路单独控制，一路直接起动，一路温度传感器检测控制。

作为优选的方案，变频器驱动转换板还包括：

电源转换电路，用于将开关电源转换成多种不同的电源形式，为各个电路和/或器件进行供电。

采用上述优选的方案，将开关电源(24V)经过电源转换电路(芯片)转换成+5V，+12V，+15，-15V，-9V等多种电源形式。实现了可靠的EMC优化设计。比采用脉冲变压器实现多种电压输出，电源质量更高，抗干扰性能更强，同时简化了电源设计。电源转换电路同IGBT驱动电路设计在同一块PCB板上，实现了电路的简化和减少了信号的转接接口数量。

作为优选的方案，开关电源为芯片UC2844及MOSFET构成的单端反激式开关电源。

采用上述优选的方案，开关电源功率150W，为变频器主控板、变频器驱动转换板、散热风扇等器件提供电源，该开关电源电压精度高，纹波小，具有强抗干扰性能。

作为优选的方案，变频器驱动转换板还包括：

直流接触器控制电路，用于对变频器的直流接触器进行控制。

采用上述优选的方案，直流接触器吸合信号延时继电器控制电路放置于变频器驱动转换板中。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的接口电路的电路图。

图2为本实用新型实施例提供的U相桥臂驱动电路的电路图。

图3为本实用新型实施例提供的V相桥臂驱动电路的电路图。

图4为本实用新型实施例提供的W相桥臂驱动电路的电路图。

图5为本实用新型实施例提供的制动IGBT模块驱动电路的电路图。

图6为本实用新型实施例提供的温度检测电路的电路图。

图7为本实用新型实施例提供的电压电流检测电路的电路图。

图8为本实用新型实施例提供的散热风扇控制电路的电路图。

图9为本实用新型实施例提供的电源转换电路的电路图。

图10为本实用新型实施例提供的直流接触器控制电路的电路图。

图11为本实用新型实施例提供的变频器的结构示意图之一。

图12为本实用新型实施例提供的变频器的结构示意图之二。

图13为本实用新型实施例提供的变频器的侧视图。

图14为本实用新型实施例提供的变频器(去除安装板后)的结构示意图。

图15为本实用新型实施例提供的直流叠层母排的结构示意图。

图16为本实用新型实施例提供的直流叠层母排的侧视图。

其中：散热器底座101、安装板102、电容固定板103、接线支架104、直流叠层母排105、第一安装部1051、第二安装部1052、第三安装部1053、连接端子1054；

三相整流模块11、功率器件IGBT模块12、限流电阻13、电流传感器14、直流接触器15、驱动转换板16、供电电源17、主控板18直流支撑电容19、接线端子排20、无极性吸收电容21。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

为了达到本实用新型的目的，一种变频器驱动转换板的其中一些实施例中，一种变频器驱动转换板16包括：

接口电路，用于与其他电路和/或器件进行交互，如图1所示；

IGBT驱动电路，用于为功率器件IGBT驱动提供所需的功率；

模数转换电路，用于进行模数转换；

温度检测电路，用于对IGBT功率器件NTC电阻进行检测，如图6所下；

电压电流检测电路，用于对输出电流和变频器的直流母线电压进行检测，并经过模数转换电路进行转换后，再通过接口电路反馈到变频器主控板，如图7所示；

散热风扇控制电路，用于对散热风扇进行控制，如图8所示。

本实用新型公开的一种变频器驱动转换板16集成了接口电路、IGBT驱动电路、模数转换电路、温度检测电路、电压电流检测电路、散热风扇控制电路于一体，其结构紧凑，符合安规要求，EMC性能强。

本实用新型具有IGBT功率器件NTC电阻的检测电路，实现功率器件的过热控制。

不仅如此，还可以将控制转换板16的驱动信号按照控制算法分配到不同通道，实现IGBT的选通控制，同时提高了IGBT驱动电路的抗干扰性能，容易实现增强的EMC功能，PCB焊接安装，使得信号接口牢靠不易松动。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，IGBT驱动电路包括：U相桥臂驱动电路(如图2所示)、V相桥臂驱动电路(如图3所示)、W相桥臂驱动电路(如图4所示)以及制动IGBT模块驱动电路(如图5所示)。

采用上述优选的方案，IGBT驱动电路包括具有双半桥的3个IGBT功率器件构成3相全桥逆变电路。

进一步，U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路、W相桥臂驱动电路以及制动IGBT模块驱动电路分别采用HCPL316J光耦进行PWM信号的高低压隔离。

采用上述优选的方案，保护变频器主控板的安全。

进一步，U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路以及W相桥臂驱动电路通过驱动信号线与功率器件IGBT相连。

采用上述优选的方案，连接效果佳。

进一步，制动IGBT模块驱动电路通过驱动信号线与制动IGBT相连。

采用上述优选的方案，连接效果佳。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，散热风扇控制电路采用双路单独控制电路，一路电路控制散热风扇直接启动，另一路电路通过温控开关控制散热风扇启动。

采用上述优选的方案，散热风扇采用双路单独控制，一路直接起动，一路温度传感器检测控制。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，变频器驱动转换板16还包括：

电源转换电路，用于将开关电源转换成多种不同的电源形式，为各个电路和/或器件进行供电，如图9所示。

采用上述优选的方案，将开关电源(24V)经过电源转换电路(芯片)转换成+5V，+12V，+15，-15V，-9V等多种电源形式。实现了可靠的EMC优化设计。比采用脉冲变压器实现多种电压输出，电源质量更高，抗干扰性能更强，同时简化了电源设计。电源转换电路同IGBT驱动电路设计在同一块PCB板上，实现了电路的简化和减少了信号的转接接口数量。

进一步，开关电源为芯片UC2844及MOSFET构成的单端反激式开关电源。

采用上述优选的方案，开关电源功率150W，为变频器主控板、变频器驱动转换板16、散热风扇等器件提供电源，该开关电源电压精度高，纹波小，具有强抗干扰性能。

为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，变频器驱动转换板16还包括：

直流接触器控制电路，用于对变频器的直流接触器进行控制，如图10所示。

采用上述优选的方案，直流接触器吸合信号延时继电器控制电路放置于变频器驱动转换板16中。

为了更好的对变频器驱动转换板16进行描述，下面公开一种变频器，如图11-14所示，包括：

散热器底座101，三相整流模块11、功率器件IGBT模块12、制动IGBT模块(图中未示出)、限流电阻13、电流传感器14、直流接触器15、驱动转换板16设置于散热器底座101上；

安装板102，设置于散热器底座101的上方，供电电源17以及主控板18设置于安装板102上；

电容固定板103，平行设置于散热器底座101的外侧，且电容固定板103的一侧与散热器底座101固定连接，其另一侧与变频器外壳固定连接，直流支撑电容19设置于电容固定板103上；

接线支架104，平行设置于安装板102的外侧，接线支架104设置于电容固定板103的上方，其一侧与变频器外壳固定连接，接线端子排20设置于接线支架104上；

直流叠层母排105，设置于电容固定板103与接线支架104之间，且直流叠层母排105与直流支撑电容19电连接。直流接触器起到旁路(并联在其主触头两侧的)(为直流母线支撑电容充电)限流电阻的作用。

以上结构具体具有以下有益效果。

第一，三相整流模块11、功率器件IGBT模块12、制动IGBT模块、限流电阻13、电流传感器14、直流接触器15、驱动转换板16设置于散热器底座101上，散热效果更佳。

第二，直流接触器15起到旁路，并联在其主触头两侧的，为直流母线支撑电容充电，限流电阻的作用。其两个主触头串联在母线负级连接中，起到断开和接通直流母线负极的作用。

第三，通过电容固定板103固定在电容安装板102上，而使得电容的安装简单方便且牢固。

第四，直流叠层母排105的使用，降低了直流通路的杂散电感，从源头上降低了IGBT的关断过电压，从而降低了吸收回路的复杂度，延长了功率器件IGBT的使用寿命，进一步减小了IGBT的关断损耗，提高了产品的可靠性，并增强了直流支撑电容19的安装结构强度。

第五，采用直流叠层母排105，根据变频器功能原理，替代了结构复杂，空间占用大的异形铜排或导线连接方式。从而简化了结构设计、美化了结构布局，提高了产品工艺和绝缘方面的可靠性，同时也降低了杂散电感。

进一步，直流接触器15通过异形铜排电连接于三相整流模块11与制动IGBT模块之间。

采用上述优选的方案，通过异形铜排进行电连接，使得变频器的内部结构更紧凑。

进一步，3个功率器件IGBT模块12构成三相逆变桥式电路，其一端与直流叠层母排105电连接，另一端通过异形铜排与接线端子排20电连接。

采用上述优选的方案，3个功率器件IGBT模块12的C1端和直流母线的P端相连，E2端与直流母线的N端相连。功率器件IGBT模块12的E1/C2端与变频器输出端U V W端子相连接。直流叠层母排105的采用，实现变频器内部的紧凑化，进一步降低了杂散电感，低了IGBT的开关损耗。直流叠层母排105和异形铜排的配合使用，实现了直流侧至逆变侧和制动模块级联连接。

如图15和16所示，进一步，直流叠层母排105的截面呈Z形，其具体包括：第一安装部1051、第二安装部1052以及与第一安装部1051和第二安装部1052连接的第三安装部1053，且直流支撑电容19与第一安装部1051上的连接端口电连接，在第二安装部1052以及第三安装部1053上设有均设有向外延伸的连接端子1054。

采用上述优选的方案，结构更优化，便于和异形铜排配合连接，此种方式的布局，大大的节约了空间，减少了杂散电感，减少了由杂散电感所引起的功率模块开关时刻的干扰。

进一步，设置于第三安装部1053上的多个连接端子1054高低错落设置。

采用上述优选的方案，使得变频器内部结构错落有致。

进一步，直流叠层母排105为一体式结构。

采用上述优选的方案，便于生产加工，且机械强度更高。

进一步，功率器件IGBT模块12通过IGBT分配板(图中未示出)与驱动转换板16电连接；

制动IGBT模块通过制动分配板(图中未示出)与驱动转换板16电连接。

采用上述优选的方案，IGBT分配板为功率器件IGBT模块12和驱动转换板16之间的连接桥梁，便于功率器件IGBT模块12和驱动转换板16进行可靠的连接和信号传递。同时，还可以最大程度小减小功率器件IGBT模块12工作时对驱动转换板16上驱动电路的干扰。制动分配板为制动IGBT模块和驱动转换板16之间的连接桥梁。便于制动IGBT模块和驱动转换板16进行可靠的连接和信号传递。同时还可以最大程度减小制动IGBT工作时对驱动转换板16上驱动电路的干扰。IGBT分配板将驱动信号接口，驱动电阻，稳压二极器等不受功率器件开关影响的电路分配其中，容易实现增强的EMC性能。PCB焊接安装，使得信号接口牢靠不易松动。

进一步，安装板102上设有一个或多个开口，电流传感器14的顶部从开口穿出。

采用上述优选的方案，提高散热效果，使得变频器内部结构更为紧凑。

进一步，功率器件IGBT模块12的C1和E2端电连接有无极性吸收电容21。

采用上述优选的方案，无极性吸收电容21的主要作用是直流母线电压保护，一般而言，变频器对瞬时超过模块耐压的过电压没有好的防止方法，超过模块耐压的瞬时过电压很容易导致模块电压击穿损坏。对母线瞬时过电压一般在母线上并高频吸收电容保护模块。

对于本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种变频器驱动转换板，其特征在于，包括：

接口电路，用于与其他电路和/或器件进行交互；

IGBT驱动电路，用于为功率器件IGBT驱动提供所需的功率；

模数转换电路，用于进行模数转换；

温度检测电路，用于对IGBT功率器件NTC电阻进行检测；

电压电流检测电路，用于对输出电流和变频器的直流母线电压进行检测，并经过所述模数转换电路进行转换后，再通过所述接口电路反馈到变频器主控板；

散热风扇控制电路，用于对散热风扇进行控制。

2.根据权利要求1所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述IGBT驱动电路包括：U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路、W相桥臂驱动电路以及制动IGBT模块驱动电路。

3.根据权利要求2所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路、W相桥臂驱动电路以及制动IGBT模块驱动电路分别采用HCPL316J光耦进行PWM信号的高低压隔离。

4.根据权利要求2所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述U相桥臂驱动电路、V相桥臂驱动电路以及W相桥臂驱动电路通过驱动信号线与功率器件IGBT相连。

5.根据权利要求2所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述制动IGBT模块驱动电路通过驱动信号线与制动IGBT相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述散热风扇控制电路采用双路单独控制电路，一路电路控制散热风扇直接启动，另一路电路通过温控开关控制散热风扇启动。

7.根据权利要求1-5任一项所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述变频器驱动转换板还包括：

电源转换电路，用于将开关电源转换成多种不同的电源形式，为各个电路和/或器件进行供电。

8.根据权利要求7所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述开关电源为芯片UC2844及MOSFET构成的单端反激式开关电源。

9.根据权利要求1-5任一项所述的变频器驱动转换板，其特征在于，所述变频器驱动转换板还包括：

直流接触器控制电路，用于对变频器的直流接触器进行控制。

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