CN210075058U - 变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种变频器，涉及电力电子设备技术领域。该变频器包括机壳，所述机壳内设置有散热风扇组件及与所述散热风扇组件分离设置的驱动板，所述散热风扇组件包括风扇及用于驱动所述风扇转动的电机，所述驱动板上具有用于驱动所述电机运行的风扇驱动电路，所述风扇驱动电路通过连接器与所述电机电性连接。本实用新型实施例由于将风扇电机与风扇驱动电路分离，从而改善了风扇驱动电路的工作环境，提高了风扇驱动电路中电子元件的使用寿命，进而提高了变频器运行的稳定性和可靠性。

Description

变频器

技术领域

本实用新型实施例涉及电力电子设备领域，更具体地说，涉及一种变频器。

背景技术

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机运行的设备。由变频器构成的变频调速传动系统，可极大提高设备自动化程度、改善产品质量、提高生活质量及改善生活环境等。并且，变频器还可节约能源、降低生产成本。

变频器通过控制功率开关器件，例如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)的高速开断来调整输出电源的电压和频率，进而达到节能、调速的目的。在功率开关器件高速开断过程中将产生较大的功率损耗，并产生大量的热。为保证变频器正常工作，需将功率开关器件工作时产生的热量及时排出。

目前，变频器主要通过风冷或水冷方式散热。在采用风冷散热的变频器中，如图1所示，在用于散热的风扇中，风扇电机一般采用外转子电机，且用于控制该风扇电机运转的风扇驱动板13与定子112一起，装设到绝缘线架111和外转子113之间的结构腔体11内。上述风扇电机与装设在外转子113上的扇叶12再作为整体安装到变频器的箱体内，以对变频器箱体进行散热。

由于风扇驱动板上的电子元件耐环境能力较差，无法稳定工作在如酸碱、盐雾、油污等恶劣环境中，若风扇驱动板与风扇电机的定子112、转子轴承等共处在同一结构腔体11，且定子112、转子轴承等的工作环境较为恶劣，极易导致风扇驱动板上的电子元件损坏，从而使得风扇电机无法运行，并影响变频器的正常工作。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述变频器中因风扇驱动板工作环境恶劣，极易导致其上电子元件损坏，从而使得风扇电机无法运行，并影响变频器的正常工作的问题，提供一种新的变频器。

本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种变频器，包括机壳，所述机壳内设置有散热风扇组件及与所述散热风扇组件分离设置的驱动板，所述散热风扇组件包括风扇及用于驱动所述风扇转动的电机，所述驱动板上具有用于驱动所述电机运行的风扇驱动电路，所述风扇驱动电路通过连接器与所述电机电性连接。

优选地，所述变频器包括设置于所述机壳内的功率开关器件，且所述驱动板上具有用于向所述功率开关器件输出驱动控制信号的开关管驱动电路。

优选地，所述风扇驱动电路包括逆变单元、控制逻辑芯片以及反电动势采样单元；其中：所述逆变单元包括连接到所述电机的定子绕组的输出端子，且所述反电动势采样单元连接到所述逆变单元的输出端子；所述控制逻辑芯片包括多个分别连接到所述逆变单元中的多个开关管的控制端的第一引脚以及多个分别连接到所述反电动势采样单元的第二引脚，且所述控制逻辑芯片根据所述第二引脚的信号判断所述散热风扇的电机是否反转。

优选地，所述反电动势采样单元包括多个分别连接到所述逆变单元的输出端子的采样电阻，所述控制逻辑芯片根据所述采样电阻上的电压获得定子绕组上反电动势电压的过零点，并根据所述反电动势电压的过零点判断所述电机是否反转。

优选地，所述风扇驱动电路包括极性保护单元，且所述极性保护单元包括第一二极管和第二二极管；其中，所述第一二极管的阴极连接到直流供电电源，所述第一二极管的阳极连接到所述逆变单元的供电端；所述第二二极管的阴极连接到所述直流供电电源，所述第二二极管的阳极连接到所述控制逻辑芯片的供电端。

优选地，所述电机为三相同步电机，所述逆变单元包括连接所述三相同步电机的三相输出端子，所述反电动势采样单元包括三个采样电阻，且每一所述采样电阻的一端各连接到所述逆变单元的一相输出端子、另一端均连接所述控制逻辑芯片的接地引脚。

优选地，所述电机为外转子电机，所述电机包括相扣的绝缘线架和外转子，且所述电机的定子绕组、转子轴承位于所述绝缘线架和外转子之间的结构腔体内。

优选地，所述连接器包括多个通过绝缘材料相互隔绝的PIN针；所述PIN针的一端穿过所述绝缘线架，并与定子绕组导电连接，所述PIN针的另一端通过导电线缆连接到所述驱动板的风扇驱动电路。

优选地，所述驱动板上具有与所述风扇驱动电路导电连接的第一插接头，所述导电线缆通过插接到所述第一插接头的第二插接头连接到所述驱动板的风扇驱动电路。

本实用新型实施例的变频器具有以下有益效果：通过将风扇驱动电路与风扇电机隔离，改善了风扇驱动电路的工作环境，从而提高了风扇驱动电路中电子元件的使用寿命，进而提高了风扇电机及变频器运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是现有变频器中风扇电机及风扇驱动板的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的变频器的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的变频器中风扇驱动电路的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的变频器中连接器的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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。

图2是本实用新型实施例提供的变频器的结构示意图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图2所示，本实施例提供的变频器包括机壳20，所述机壳20内设置有散热风扇组件21及与散热风扇组件21分离设置的驱动板22，上述散热风扇组件21包括风扇及用于驱动所述风扇转动的电机，所述驱动板22上具有用于驱动所述电机运行的风扇驱动电路，所述风扇驱动电路通过连接器与所述电机电性连接。由于电机运转环境较为恶劣，例如电机内转子轴承的润滑油将导致电机腔体内油污较重，因此本实施例将驱动板与电机分离设置。

多个功率开关器件可通过驱动板22上的连接电路连接组成整流模块、逆变模块等，驱动板22上具有用于向功率开关器件输出驱动控制信号的开关管驱动电路以及用于向散热风扇输出驱动控制信号的风扇驱动电路221。其中开关管驱动电路通过控制功率开关器件的开断，来调整输出到电机的电能的电压和频率。风扇驱动电路221则通过连接器23连接到散热风扇的电机的驱动信号输入端子，并驱动电机的运转。

上述变频器通过将风扇驱动电路集成到变频器驱动板上，即风扇驱动电路与开关管驱动电路位于同一驱动板上，实现了散热风扇和驱动的分离，改善了风扇驱动电路的工作环境，提高了散热风扇的可靠性。

当然，在实际应用中，也可将上述风扇驱动电路221设置于一块独立的驱动板上，并将该独立的驱动板同样设置在上述电机外。该方案同样可以改善了风扇驱动电路的工作环境，提高散热风扇的可靠性，但其集成度相对较低。

结合图3，在本实用新型的一个实施例中，散热风扇可采用直流风扇，且相应的风扇驱动电路221包括逆变单元2211、控制逻辑芯片2212以及反电动势采样单元2213。上述逆变单元2211包括输出端子，且上述输出端子连接到电机内的定子绕组，并通过输出端子向定子绕组输出驱动电压，使定子绕组产生交变的磁场，以驱动电机的转子旋转。反电动势采样单元2213连接到逆变单元2211的输出端子，以采样定子绕组产生的反电动势。控制逻辑芯片2212包括多个分别连接到逆变单元2211中的多个开关管的控制端的第一引脚以及多个分别连接到反电动势采样单元2213的第二引脚，且该控制逻辑芯片2212根据第二引脚的信号判断电机是否反转，即根据定子绕组产生的反电动势判断电机是否反转，并在确认电机反转时调整第一引脚输出的驱动控制信号，使电机变换旋转方向。

上述电机具体可采用三相同步电机。相应地，逆变单元2211可包括由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成的三相逆变桥，且该逆变单元2211包括分别连接到三相同步电机的三相输出端子U、V、W。反电动势采样单元2213包括三个采样电阻R5、R6、R7，且每一采样电阻的一端各连接到逆变单元2211的一相输出端子(该采样电阻同时还连接控制逻辑芯片2212的一个第二引脚)、另一端均连接到控制逻辑芯片2212的接地引脚(通过采样电阻，可使接入控制逻辑芯片2212的第二引脚的电流在安全范围内)。这样，控制逻辑芯片2212可根据采样电阻R5、R6、R7上的电压获得定子绕组的三相线上反电动势电压的过零点，并根据上述反电动势电压的过零点判断电机是否反转。

通过上述方式，风扇驱动电路221无需霍尔元件机壳侦测电机中转子的位置，即通过检测定子绕组上反电动势电压是否过零点来判断转子旋转是否反向。具体地，控制逻辑芯片2212可在直流供电电源VIN上电后，向逆变单元2211输出占空比为50％的驱动控制电压，使散热风扇先运转起来，同时通过采样电阻R5、R6、R7检测定子绕组上的反电动势，并将该反电动势与控制逻辑芯片2212内部基准进行比较，从而确认电机运转方向。当电机运转起来后，同样通过采样电阻R5、R6、R7检测定子绕组上的反电动势过零点来判断电机是否反向，若电机反向，则控制逻辑芯片2212通过第一引脚UH、UL、VH、VL、WH、WL向逆变单元2211的MOSFET Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6输出对应的驱动电压(占空比为100％)，从而改变定子绕组中的电流，以改变磁场方向，使得与电机的转子相互作用产生旋转力矩，使得电机正常旋转起来。

当然，在实际引用中，电机也可采用单相电机等，此时只需对风扇驱动电路221中的逆变单元2211、控制逻辑芯片2212以及反电动势采样单元2213进行简单调整即可。

上述风扇驱动电路221还可包括极性保护单元2215，且该极性保护单元2215可包括第一二极管D1和第二二极管D2；其中第一二极管D1的阴极连接到直流供电电源VIN，且该第一二极管D1的阳极连接到逆变单元的供电端；第二二极管D2的阴极连接到直流供电电源，且该第二二极管D2的阳极连接到控制逻辑芯片2212的供电端。通过极性保护单元2215，可防止直流供电电源反接，提高安全性。

在本实用新型的一个实施例中，电机可采用外转子电机，即散热风扇组件21中的电机的外壳由相扣的绝缘线架和外转子构成，结构腔体位于绝缘线架和外转子之间，扇叶则沿外转子的外周设置，定子绕组绕设在绝缘线架上即定子绕组设于结构腔体内，电机的转子轴承也位于上述结构腔体内。此时，结合图4，连接器23包括多个通过绝缘材料相互隔绝的PIN针231，且每一PIN针231的一端穿过绝缘线架，并与定子绕组导电连接(例如与定子绕组的导线缠绕后焊接在一起)；每一PIN针231的另一端通过导电线缆232连接到驱动板22上的风扇驱动电路221，即连接到驱动电路221中逆变单元2211的输出端子。

具体地，驱动板22上具有与风扇驱动电路221的输出端子导电连接的第一插接头，上述连接到连接器23的PIN针231导电线缆232通过插接到第一插接头的第二插接头233连接到驱动板22的风扇驱动电路221。

通过连接器23及驱动板22的上述结构，方便了电机与其驱动部分的连接，使得两者隔离距离可控。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种变频器，包括机壳，其特征在于，所述机壳内设置有散热风扇组件及与所述散热风扇组件分离设置的驱动板，所述散热风扇组件包括风扇及用于驱动所述风扇转动的电机，所述驱动板上具有用于驱动所述电机运行的风扇驱动电路，所述风扇驱动电路通过连接器与所述电机电性连接。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述变频器包括设置于所述机壳内的功率开关器件，且所述驱动板上具有用于向所述功率开关器件输出驱动控制信号的开关管驱动电路。

3.根据权利要求1或2所述的变频器，其特征在于，所述风扇驱动电路包括逆变单元、控制逻辑芯片以及反电动势采样单元；其中：所述逆变单元包括连接到所述电机的定子绕组的输出端子，且所述反电动势采样单元连接到所述逆变单元的输出端子；所述控制逻辑芯片包括多个分别连接到所述逆变单元中的多个开关管的控制端的第一引脚以及多个分别连接到所述反电动势采样单元的第二引脚，且所述控制逻辑芯片根据所述第二引脚的信号判断所述散热风扇的电机是否反转。

4.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述反电动势采样单元包括多个分别连接到所述逆变单元的输出端子的采样电阻，所述控制逻辑芯片根据所述采样电阻上的电压获得定子绕组上反电动势电压的过零点，并根据所述反电动势电压的过零点判断所述电机是否反转。

5.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述风扇驱动电路包括极性保护单元，且所述极性保护单元包括第一二极管和第二二极管；其中，所述第一二极管的阴极连接到直流供电电源，所述第一二极管的阳极连接到所述逆变单元的供电端；所述第二二极管的阴极连接到所述直流供电电源，所述第二二极管的阳极连接到所述控制逻辑芯片的供电端。

6.根据权利要求4所述的变频器，其特征在于，所述电机为三相同步电机，所述逆变单元包括连接所述三相同步电机的三相输出端子，所述反电动势采样单元包括三个采样电阻，且每一所述采样电阻的一端各连接到所述逆变单元的一相输出端子、另一端均连接所述控制逻辑芯片的接地引脚。

7.根据权利要求1或2所述的变频器，其特征在于，所述电机为外转子电机，所述电机包括相扣的绝缘线架和外转子，且所述电机的定子绕组、转子轴承位于所述绝缘线架和外转子之间的结构腔体内。

8.根据权利要求7所述的变频器，其特征在于，所述连接器包括多个通过绝缘材料相互隔绝的PIN针；所述PIN针的一端穿过所述绝缘线架，并与定子绕组导电连接，所述PIN针的另一端通过导电线缆连接到所述驱动板的风扇驱动电路。

9.根据权利要求8所述的变频器，其特征在于，所述驱动板上具有与所述风扇驱动电路导电连接的第一插接头，所述导电线缆通过插接到所述第一插接头的第二插接头连接到所述驱动板的风扇驱动电路。

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