變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻器，其包括帶有運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)部件和具有功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的功率部件。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)組通常具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，借助這些旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如來(lái)驅(qū)動(dòng)工具或傳送帶。為此所需的電能借助變頻器來(lái)提供，這些變頻器分別具有調(diào)節(jié)部件和功率部件。調(diào)節(jié)部件在信號(hào)技術(shù)上與過(guò)程控制器聯(lián)接并且具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。各個(gè)電機(jī)向調(diào)節(jié)部件輸送的轉(zhuǎn)速信號(hào)被評(píng)估，并且電能的提供匹配于要獲得的特定的額定轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)部件在此具有電子器件，該電子器件以比較小的電功率來(lái)運(yùn)行。
[0003]借助功率部件來(lái)實(shí)現(xiàn)，提供用于電機(jī)的電能，該功率部件通常具有功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。借助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整從供電網(wǎng)向電機(jī)流動(dòng)的電流。借助調(diào)節(jié)部件以如下方式實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)控，即，電機(jī)的轉(zhuǎn)速相當(dāng)于由控制器預(yù)給定的額定轉(zhuǎn)速。借助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)接通的電壓通常為超過(guò)800伏。接通的電流具有大于I安培或10安培的電流強(qiáng)度，這提高了對(duì)功率部件的電絕緣的需求。
[0004]為了避免對(duì)電機(jī)的操作人員的傷害或減小這樣的影響，例如公知有所謂的“緊急停止”開(kāi)關(guān)。在人員擅自或無(wú)意地接近電機(jī)時(shí)，手動(dòng)地操縱該開(kāi)關(guān)，以便基本上無(wú)延遲地結(jié)束電機(jī)的運(yùn)行。為此，開(kāi)關(guān)往往在信號(hào)技術(shù)上與過(guò)程處理器聯(lián)接。借助過(guò)程控制器，在操縱開(kāi)關(guān)時(shí)將信號(hào)發(fā)送到調(diào)節(jié)部件，并且因此中斷了對(duì)電機(jī)的通電。為此，功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)往往處于不導(dǎo)電狀態(tài)。因此需要的是，以相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整發(fā)送到調(diào)節(jié)部件的信號(hào)或調(diào)節(jié)部件本身。因此，在更換變頻器或其任何組件(像例如功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或整個(gè)功率部件)時(shí)，始終必須對(duì)調(diào)節(jié)部件的信號(hào)或由此實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種特別合適的變頻器，在該變頻器中，有目的性地提升了安全性并且有利地簡(jiǎn)化了更換。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)解決。有利的改進(jìn)方案和設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]變頻器具有調(diào)節(jié)部件和功率部件，它們例如定位在相同的殼體內(nèi)部。但是特別優(yōu)選地，調(diào)節(jié)部件具有第一殼體，并且功率殼體具有第二殼體，在這些殼體內(nèi)部定位有相應(yīng)部件的各自的其他組成部件。換而言之，相應(yīng)的殼體形成調(diào)節(jié)部件或功率部件的界限，其中，兩個(gè)殼體彼此分開(kāi)。換而言之，變頻器具有兩個(gè)殼體，并且第一殼體不同于第二殼體。第一殼體例如貼靠在第二殼體上并且尤其固定在其上。換而言之，第一殼體與第二殼體直接地機(jī)械接觸。與此替選地，第一殼體與第二殼體間隔開(kāi)。換而言之，調(diào)節(jié)部件與功率部件間隔開(kāi)。優(yōu)選地，不僅第一殼體接地而且第二殼體也接地，這一方面降低了變頻器由于電磁波而對(duì)環(huán)境的污染。以這種方式，也減小了調(diào)節(jié)部件和功率部件的工作模式對(duì)環(huán)境的影響。
[0008]調(diào)節(jié)部件具有運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器。運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器例如借助電路或電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。適宜地，用于電路所需的電流小于或等于1A、0.5A、0.2A、0.1A、50mA、20mA、1mA或5mA。用于運(yùn)行所需的電流尤其大于lmA、5mA或50mA。例如，在運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部施加的最大的電壓小于或等于100V、50V、25V、10V或5V。電壓尤其大于1V、2V或8V。例如，調(diào)節(jié)部件為此具有變壓器，借助該變壓器，電能與所需的值相匹配。特別是，如果存在變壓器，那么該變壓器定位在第一殼體內(nèi)部。適宜地，如果存在第一殼體，那么運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器相對(duì)于該第一殼體的電勢(shì)差最大為400V、200V、100V、50V、24V、12V、6V、5V或2V。以這種方式，可以比較低成本地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器相對(duì)于第一殼體的電絕緣。
[0009]功率部件具有功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，該功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)尤其是功率電路的組成部件。借助功率電路，在運(yùn)行中提供電能，用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。尤其借助功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(半導(dǎo)體開(kāi)關(guān))來(lái)調(diào)整借助變頻器給出的電能。例如變頻器包括輸出端，該輸出端以合適的方式借助聯(lián)接端子形成。在裝配狀態(tài)中，借助聯(lián)接端子，例如借助如線(xiàn)纜那樣的線(xiàn)路與電機(jī)(電動(dòng)馬達(dá))電連接。在此，經(jīng)由聯(lián)接端子和線(xiàn)路，電能從變頻器流向電機(jī)。例如，功率開(kāi)關(guān)與聯(lián)接端子串聯(lián)聯(lián)接，從而借助功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)對(duì)電流進(jìn)行調(diào)整。合適地，功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括續(xù)流二極管，或者續(xù)流二極管與功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)并聯(lián)聯(lián)接。變頻器尤其包括兩個(gè)或三個(gè)輸出端以及四個(gè)或六個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。適宜地，功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)以橋式電路彼此電接觸并且與輸出端電接觸。換而言之，功率部件包括B4電路或B6電路。借助功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，尤其實(shí)現(xiàn)了變頻器的逆變器側(cè)(Wechselrichterseite)。但至少功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是功率部件的逆變器側(cè)的組成部件。合適地，功率部件包括具有優(yōu)選中間回路電容器的中間回路。適宜地，借助功率部件的整流器側(cè)向中間回路供電，該整流器側(cè)尤其借助二極管或其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻器例如根據(jù)2級(jí)變頻器或3級(jí)變頻器的類(lèi)型來(lái)設(shè)計(jì)。換而言之，中間回路包括2個(gè)或3個(gè)不同的電勢(shì)級(jí)。
[0010]功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)例如是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，尤其是MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、GT0(可關(guān)斷晶閘管)或晶閘管，例如是IGCT (集成門(mén)極換流晶閘管)。適宜地，功率部件具有功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的散熱裝置。散熱裝置例如是無(wú)源的結(jié)構(gòu)元件，像例如具有多個(gè)散熱片的散熱器。功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)例如借助液體，像例如油或水來(lái)冷卻，其中，功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)例如布置在油之中或與引導(dǎo)冷卻液的管路熱接觸。
[0011 ] 功率部件還具有安全監(jiān)控裝置，該安全監(jiān)控裝置包括安全功能。借助安全監(jiān)控裝置，在運(yùn)行時(shí)尤其監(jiān)控對(duì)安全起關(guān)鍵作用的信號(hào)的存在性。這種類(lèi)型的信號(hào)例如由控制器在信號(hào)技術(shù)上發(fā)送到變頻器。安全監(jiān)控裝置例如在信號(hào)技術(shù)上與“緊急停止”開(kāi)關(guān)聯(lián)接。替選或與之組合地，設(shè)立且設(shè)置，也就是增設(shè)安全監(jiān)控裝置，以用于檢測(cè)變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然而至少是對(duì)該運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。為此，尤其考慮所有的在功率部件之中已知的，也就是在功率部部件中檢測(cè)到和/或處理的運(yùn)行數(shù)據(jù)。換而言之，安全監(jiān)控裝置在信號(hào)技術(shù)上與功率部件的傳感器聯(lián)接。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)節(jié)省時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)處理。換而言之，在對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)與借助安全監(jiān)控裝置進(jìn)行的處理之間的時(shí)間間隔比較小。例如考慮所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)，或者僅考慮特定部分的運(yùn)行數(shù)據(jù)。替選地，將另外的例如借助運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)器檢測(cè)到的運(yùn)行數(shù)據(jù)輸送給安全監(jiān)控裝置。運(yùn)行數(shù)據(jù)例如是借助傳感器檢測(cè)到的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或由這些測(cè)量數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。
[0012]如果借助安全監(jiān)控裝置檢測(cè)到對(duì)安全起關(guān)鍵作用的信號(hào)，或根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)到變頻器的對(duì)安全起關(guān)鍵作用的狀態(tài)，也就是對(duì)安全起關(guān)鍵作用的信號(hào)本身根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生，那么就實(shí)施安全功能。適宜地，借助安全功能來(lái)控制功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，或?qū)β拾雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制產(chǎn)生影響。在此，影響或控制是如下方式，即，將可能的與變頻器連接的電機(jī)轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)中。尤其是，借助安全功能疊加對(duì)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的另外的控制。適宜地，借助安全功能禁止對(duì)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的另外的控制。
[0013]以這種方式可以實(shí)現(xiàn)的是，以模塊化的方式構(gòu)建變頻器，其中，可以基本上彼此不相關(guān)地實(shí)現(xiàn)更換調(diào)節(jié)部件和更換功率部件。為此，無(wú)需為了更換的部件(也就是所安設(shè)的功率部件)或更換的調(diào)節(jié)部件而對(duì)各自的其他部件進(jìn)行比較復(fù)雜的調(diào)整。尤其，調(diào)節(jié)部件和功率部件借助標(biāo)準(zhǔn)化的接口在信號(hào)技術(shù)上彼此聯(lián)接，這進(jìn)一步方便了更換。因此可以實(shí)現(xiàn)的是，在現(xiàn)有的變頻器中，以具有改變的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的功率部件來(lái)更換當(dāng)前功率部件，其中，變頻器的安全功能已經(jīng)與改變的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)相匹配。因此，無(wú)需比較復(fù)雜地調(diào)整調(diào)節(jié)部件。
[0014]例如變頻器的全部對(duì)安全起關(guān)鍵作用的功能集成到功率部件的安全監(jiān)控裝置中。換而言之，調(diào)節(jié)部件不具有另外的安全功能。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)的是，獲得了相對(duì)低成本的調(diào)節(jié)部件，其中，在更換功率部件時(shí)不必對(duì)調(diào)節(jié)部件在其安全功能方面進(jìn)行重新評(píng)估，這會(huì)由于為此所需的認(rèn)證而導(dǎo)致成本升高。尤其調(diào)節(jié)部件不具有硬件功能，也就是與功率部件的具體的硬件技術(shù)上的設(shè)計(jì)方案不相關(guān)，這促成變頻器進(jìn)一步模塊化。
[0015]例如將功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)接合在引線(xiàn)框架上并且與其電接觸。例如引線(xiàn)框架以塑料來(lái)包覆，這避免了電短路。以這種方式，實(shí)現(xiàn)了相對(duì)低成本的功率部件，其中，能借助引線(xiàn)框架導(dǎo)引的最大電流是比較大的，從而也可以以變頻器來(lái)運(yùn)行相對(duì)大功率的電機(jī)。與此替選地，功率部件包括第一集成電路板(Flachbaugrup