CN216774614U - 工频转化直流集成模块 - Google Patents
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Abstract
工频转化直流集成模块，涉及逆变切割机焊接电源领域。针对现有的离子切割和焊机的主电路部分都是采用单独模块单元控制，导致生产接线的繁琐，而且因连接线复杂导致较大磁场干扰，对设备产生一定的电磁干扰，甚至干扰设备的可靠性的问题，本申请提供的方案为：工频转化直流集成模块，包括：底板、上壳和工频转化直流板；上壳包括五个引线端子和四个引线端一，五个引线端子有三个作为总输入端，另外两个作为总输出端，四个引线端一有两个作为分输出端，另外两个作为分输入端；工频转化直流板用于将输入的三项电转化为两项交流电后输出，并且将输入的单项交流电转化为两项直流电，通过总输出端输出。适合在等离子切割机和焊接的主电路部分中应用。
Description
技术领域
涉及逆变切割机焊接电源领域。
背景技术
等离子切割及焊接是一种利用压缩等离子弧对金属进行切割的加工方法。其特点是：生产效率高、割缝窄、切面平整、工件热变形小、不需要预热、不需要用可燃性气体等等。现在已广泛使用于金属板料的切割加工和焊接。等离子电源是等离子体功率发生设备，主要用于切割和焊接，切割电源及焊接电源的功率相对比较大，因此对功率器件的应用条件比较高，现有的市场等离子切割和焊机的主电路部分即逆变功率单元都是采用单独模块单元控制，分别是工频整流单元，IGBT逆变单元，FRD高频整流单元组成，这样不仅导致生产接线的繁琐，而且因连接线复杂导致较大磁场干扰，对电网以及设备都会产生一定的电磁干扰，甚至干扰设备运行的可靠性。并且这种单独模块无法内置NTC，导致在对功率器件温度监测只能在散热器上进行监控，这样导致较大的检测误差，易导致因温度过高，而使功率器件失效。
发明内容
针对现有的离子切割和焊机的主电路部分都是采用单独模块单元控制，导致生产接线的繁琐，而且因连接线复杂导致较大磁场干扰，对电网以及设备都会产生一定的电磁干扰，甚至干扰设备运行的可靠性的问题，本申请提供的方案为：
工频转化直流集成模块，所述的模块包括：底板、上壳和工频转化直流板；所述的上壳上固定五个引线端子、四个引线端一和四个控制信号输入端子，所述的五个引线端子连接所述的工频转化直流板，所述的五个引线端子有三个作为所述的工频转化直流板的总输入端，另外两个作为所述的工频转化直流板的总输出端，所述的四个引线端一有两个作为所述的工频转化直流板的分输出端，另外两个作为所述的工频转化直流板的分输入端；所述的上盖设置在所述的底板的上面，与所述的底板中间形成空腔，所述的工频转化直流板设置在所述的空腔中，所述的工频转化直流板用于将输入的三相交流电转化为单相交流电后通过所述的分输出端输出，还用于将所述的分输入端输入的单相交流电转化为直流电输出至总输出端，所述四个控制信号输入端子连接工频转化直流板的四个逆变控制信号输入端。
进一步，所述的模块还包括多个引线端子，所述的工频转化直流板包括：三相整流电路、逆变电路和单相整流电路，其中：所述三相整流电路由六个整流芯片组成，该三相整流电路位于工频转化直流板临近总输入端一侧，单相整流电路由四个二极管组成，该单相整流电路位于工频转化直流板临近总输出端一侧，逆变电路由四个三极管和四个二极管组成，该逆变电路位于三相整流电路和单相整流电路之间，分输出端和分输入端位于该逆变电路附近，所述四个控制信号输入端子分别连接逆变电路中的四个三极管的基极；
所述三相整流电路用于将总输入端输入的三相交流电整流之后发送给逆变电路，所述逆变电路输出单相交流电至分输出端，整流电路用于将分输入端输入的单相交流电转换成直流电输出至总输出端；
所述的逆变电路、三相整流电路和单相整流电路之间采用直流母线隔离，并且所述逆变电路中，每个三极管和与其对应的二极管作为在一个单元，所述逆变电路中的四个单元之间采用直流母线隔离，所述的直流母线是由位于所述的工频转化直流板上的覆铜层实现；所述直流母线上设置多个引线端子。进一步，组成所述的逆变电路的四个二极管为FWD快恢复二极管。
进一步，组成所述的逆变电路的四个三极管为IGBT芯片。
进一步，组成所述的整流电路的四个二极管为FRD快恢复二极管。
进一步，所述的基板为DCB板。
进一步，所述的工频转化直流板还包括：热敏电阻；所述的热敏电阻的热敏探头固定在所述的工频转化直流板上，所述的热敏电阻的信号输出端连接温度检测端子。
进一步，所述的上壳由上盖和外壳组成，所述的外壳为环形，所述的总输入端位于所述的外壳的一侧，所述的总输出端位于所述的外壳的另一侧，所述的分输入端与所述的分输出端也分别设置在所述的外壳的相对的两侧，所述的上盖设置在所述的外壳上，与所述的外壳与所述的底板之间形成密闭结构。
进一步，所述的腔体采用硅凝胶填充。
本实用新型的有益之处在于：
本实用新型提供的工频转化直流集成模块，解决了单独器件连接方式的问题，根据等离子切割机特有的工频整流、逆变和整流部分拓扑结构，提供新型模块化半导体集成模块；模块化设计简化了等离子切割机电源原有结构布局，占用空间相比原有缩减了50％，易于操作安装，提升生产效率，减小空间电磁辐射，对故障维护以及可靠性等有较大提高。
将热敏电阻直接封装在本实用新型提供的模块中，解决了现有技术中的单独模块无法内置NTC，只能在散热器上进行温度监控，产生较大的检测误差，出现温度过高的情况，导致功率器件失效的问题。
适合在等离子切割机和焊接的主电路部分中应用。
附图说明
图1为实施方式一中提供的工频转化直流集成模块的主视图；
图2为图1的后视图；
图3为图1的侧视图；
图4为图1的爆炸图；
图5为实施方式二中提供的工频转化直流板的主视图；
图6为图5的电气原理图；
其中，1表示底板，2表示外壳，3表示上盖，4表示引线端子，5表示DCB板，6表示整流芯片，7表示FWD快恢复二极管，8表示IGBT芯片，9表示FRD快恢复二极管，10表示热敏探头，11表示芯片连接端子，12表示芯片连接端子一。
具体实施方式
为使本实用新型的优点和有益之处表述得更清楚，现结合附图对本实用新型的几个具体实施方式做进一步详细地描述，不过以下所述的几个具体实施方式仅仅为本实用新型的几个较优实施方式而已，并不用于作为对本实用新型的限制。
实施方式一、结合图1-4说明本实施方式，本实施方式提供了工频转化直流集成模块，所述的模块包括：底板1、上壳和工频转化直流板；所述的上壳上固定五个引线端子4、四个引线端一和四个控制信号输入端子，所述的五个引线端子4连接所述的工频转化直流板，所述的五个引线端子4有三个作为所述的工频转化直流板的总输入端，另外两个作为所述的工频转化直流板的总输出端，所述的四个引线端一有两个作为所述的工频转化直流板的分输出端，另外两个作为所述的工频转化直流板的分输入端；所述的上盖3设置在所述的底板1的上面，与所述的底板1中间形成空腔，所述的工频转化直流板设置在所述的空腔中，所述的工频转化直流板用于将输入的三相交流电转化为单相交流电后通过所述的分输出端输出，还用于将所述的分输入端输入的单相交流电转化为直流电输出至总输出端，所述四个控制信号输入端子连接工频转化直流板的四个逆变控制信号输入端。
所述的上壳上固定的端子，由于实现内部工频转化直流板与外部的电信号连接，所述端子与上壳之间绝缘。在实际加工过程中，为了避免端子出现故障，还可以设置多个引线端子4作为备用引线端子。
实施方式二、结合图5和6说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的模块还包括多个引线端子4，所述的工频转化直流板包括：三相整流电路、逆变电路和单相整流电路，其中：所述三相整流电路由六个整流芯片6组成，该三相整流电路位于工频转化直流板临近总输入端一侧，单相整流电路由四个二极管组成，该单相整流电路位于工频转化直流板临近总输出端一侧，逆变电路由四个三极管和四个二极管组成，该逆变电路位于三相整流电路和单相整流电路之间，分输出端和分输入端位于该逆变电路附近，所述四个控制信号输入端子分别连接逆变电路中的四个三极管的基极；
所述三相整流电路用于将总输入端输入的三相交流电整流之后发送给逆变电路，所述逆变电路输出单相交流电至分输出端，整流电路用于将分输入端输入的单相交流电转换成直流电输出至总输出端；
所述的逆变电路、三相整流电路和单相整流电路之间采用直流母线隔离，并且所述逆变电路中，每个三极管和与其对应的二极管作为在一个单元，所述逆变电路中的四个单元之间采用直流母线隔离，所述的直流母线是由位于所述的工频转化直流板上的覆铜层实现；所述直流母线上设置多个引线端子4。
具体的，所述的工频转化直流集成板的电气原理图如图6所示；本实施方式给出了所述的工频转化直流板上器件的电气原理连接关系，并且限定了各个器件在整流逆变板上的位置设置，并且，三相整流电路中的六个二极管使用直流母线隔离，即：采用直流母线围成六个区域，每个区域内设置一个二极管。对于逆变电路电路，所述三极管可以采用双极型晶体管实现，在实际应用中，可以将一个双极型晶体管和与其对应的二极管作为一个单元，四个单元之间也采用直流母线隔离。在实际应用中，直流母线上可以设置有多个DC引线端5，例如：可以设置六个DC引线端5，然后平均分成两组，分别设置在所述的模块相对的两侧，这些DC引线端5实现串联吸收电路，让直流母线电压更稳定，直流特性更好，同时还吸收高频谐波的干扰，进而达到有效的避免功率器件之间的相关干扰。
实施方式三、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，组成所述的逆变电路的四个二极管为FWD快恢复二极管7。
实施方式四、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，组成所述的逆变电路的四个三极管为IGBT芯片8。
实施方式五、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，组成所述的整流电路的四个二极管为FRD快恢复二极管9。
实施方式六、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的基板为DCB板5。
实施方式七、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的工频转化直流板还包括：热敏电阻；所述的热敏电阻的热敏探头10固定在所述的工频转化直流板上，所述的热敏电阻的信号输出端连接温度检测端子，所述温度检测端子固定在上壳上。
本实施方式增加了热敏电阻及其采集的温度信号的引出端子，热敏电阻采集工频转化直流板的温度，其信号输出的温度检测端子固定在外壳上，实现与外部的连接。在实际使用过程中，可以通过采集所述温度检测端子输出的信号来获得工频转化直流板的温度，随时对其温度进行监测。
实施方式八、结合图4说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的上壳由上盖3和外壳2组成，所述的外壳2为环形，所述的总输入端位于所述的外壳2的一侧，所述的总输出端位于所述的外壳2的另一侧，所述的分输入端与所述的分输出端也分别设置在所述的外壳2的相对的两侧，所述的上盖3设置在所述的外壳2上，与所述的外壳2与所述的底板1之间形成密闭结构。
实施方式九、本实施方式是对实施方式一提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的腔体采用硅凝胶填充。
实施方式十、本实施方式是对实施方式三提供的工频转化直流集成模块的进一步限定，所述的所述的工频转化直流板还包括：芯片连接端子一12，所述的芯片连接端子一12作为连接测试芯片的备用连接端。
以上所述的几个具体实施方式仅仅为本实用新型提供的方案的几个较优实施方式而已，并不用于作为对本实用新型的限制，任何基于本实用新型的精神和原则范围之内的改进、实施方式的修改、合并和等同替换等，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.工频转化直流集成模块，其特征在于，所述的模块包括：底板(1)、上壳和工频转化直流板；所述的上壳上固定五个引线端子(4)、四个引线端一和四个控制信号输入端子，所述的五个引线端子(4)连接所述的工频转化直流板，所述的五个引线端子(4)有三个作为所述的工频转化直流板的总输入端，另外两个作为所述的工频转化直流板的总输出端，所述的四个引线端一有两个作为所述的工频转化直流板的分输出端，另外两个作为所述的工频转化直流板的分输入端；所述的底板(1)的上面设置有上盖(3)，所述上盖(3)与所述的底板(1)中间形成空腔，所述的工频转化直流板设置在所述的空腔中，所述的工频转化直流板用于将输入的三相交流电转化为单相交流电后通过所述的分输出端输出，还用于将所述的分输入端输入的单相交流电转化为直流电输出至总输出端，所述四个控制信号输入端子连接工频转化直流板的四个逆变控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，所述的模块还包括多个引线端子(4)，所述的工频转化直流板包括：三相整流电路、逆变电路和单相整流电路，其中：所述三相整流电路由六个整流芯片(6)组成，该三相整流电路位于工频转化直流板临近总输入端一侧，单相整流电路由四个二极管组成，该单相整流电路位于工频转化直流板临近总输出端一侧，逆变电路由四个三极管和四个二极管组成，该逆变电路位于三相整流电路和单相整流电路之间，分输出端和分输入端位于该逆变电路附近，所述四个控制信号输入端子分别连接逆变电路中的四个三极管的基极；
所述三相整流电路用于将总输入端输入的三相交流电整流之后发送给逆变电路，所述逆变电路输出单相交流电至分输出端，整流电路用于将分输入端输入的单相交流电转换成直流电输出至总输出端；
所述的逆变电路、三相整流电路和单相整流电路之间采用直流母线隔离，并且所述逆变电路中，每个三极管和与其对应的二极管作为在一个单元，所述逆变电路中的四个单元之间采用直流母线隔离，所述的直流母线是由位于所述的工频转化直流板上的覆铜层实现；所述直流母线上设置多个引线端子(4)。
3.根据权利要求2所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，组成所述的逆变电路的四个二极管为FWD快恢复二极管(7)。
4.根据权利要求2所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，组成所述的逆变电路的四个三极管为IGBT芯片(8)。
5.根据权利要求2所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，组成所述的整流电路的四个二极管为FRD快恢复二极管(9)。
6.根据权利要求1所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，所述的工频转化直流板还包括：热敏电阻；所述的热敏电阻的热敏探头(10)固定在所述的工频转化直流板上，所述的热敏电阻的信号输出端连接温度检测端子，所述温度检测端子固定在上壳上。
7.根据权利要求1所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，所述的上壳由上盖(3)和外壳(2)组成，所述的外壳(2)为环形，所述的总输入端位于所述的外壳(2)的一侧，所述的总输出端位于所述的外壳(2)的另一侧，所述的分输入端与所述的分输出端也分别设置在所述的外壳(2)的相对的两侧，所述的上盖(3)设置在所述的外壳(2)上，与所述的外壳(2)与所述的底板(1)之间形成密闭结构。
8.根据权利要求1所述的工频转化直流集成模块，其特征在于，所述的空腔采用硅凝胶填充。
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| CN202123379274.0U CN216774614U (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 工频转化直流集成模块 |
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