專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力變換裝置，具體為涉及對電機供電的電力變換裝置。
背景技術(shù)：
目前，在例如電梯、卷揚機等設(shè)備中，通過電機將電能轉(zhuǎn)化為動能。這些設(shè)備通常能耗很高，為了適應(yīng)高效及節(jié)能的要求，在這些設(shè)備中設(shè)置有用于驅(qū)動電機的電力變換裝置，為了節(jié)約能源，在這些電力變換裝置中設(shè)置電力再生單元。因此電力變換裝置的結(jié)構(gòu)變得復雜，在安裝時，需要考慮安裝空間的容積、散熱等問題。下面，以電梯中使用的電力變換裝置為例簡要說明現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。圖1為現(xiàn)有的向驅(qū)動電梯的電機供電的電力變換裝置100的安裝結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該電力變換裝置100具有去除電源供電的高次諧波成分的濾波器102;用于升壓的輸入感應(yīng)器103 ;預先對電容器106充電的充電電路104 ;用于電力再生的PWM逆變器105 ;保證電力變換裝置100工作電流平緩的電容器106 ;以及向電機供電，以預定的電流波形驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器107。在電力變換裝置100中，各模塊分別具有各自的外殼，構(gòu)成獨立的安裝模塊，利用電纜連接各模塊。在安裝如上結(jié)構(gòu)的電力變換裝置100時，需要布置用于連接模塊之間的電纜，因此布線操作十分不便，而且裝置成本高昂。并且由于各模塊彼此相對獨立，在安裝時需要很大的安裝空間。圖2a-圖2b為現(xiàn)有的向驅(qū)動電梯的電機供電的電力變換裝置200的安裝結(jié)構(gòu)圖。其中圖2a表示內(nèi)側(cè)安裝結(jié)構(gòu)，圖2b表示外側(cè)安裝結(jié)構(gòu)。如圖2a-圖2b所示，與上述電力變換裝置100相同，電力變換裝置200具有去除電源供電的高次諧波成分的濾波器202 ;用于升壓的輸入感應(yīng)器203 ;預先對電容器206充電的充電電路204 ;用于電力再生的PWM逆變器205 ;保證電力變換裝置200工作電流平緩的電容器206 ;以及向電機供電，以預定的電流波形驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器207。但與電力變換裝置100不同的是，電力變換裝置200中僅有一個外殼210，其中設(shè)置各電路模塊的布線基板。如圖2a所示，在外殼210內(nèi)，在內(nèi)側(cè)(即外殼的后壁側(cè))安裝濾波器202，與濾波器并列地安裝用于冷卻PWM逆變器205以及PWM變頻器207的冷卻單元208。如圖2b所示，在濾波器202的外側(cè)(離開外殼后壁的一側(cè))設(shè)置用于驅(qū)動PWM逆變器205以及PWM變頻器207的控制電路209，在冷卻單元208的外側(cè)安裝PWM逆變器205以及PWM變頻器207。另外，在外殼210內(nèi)側(cè)上方，設(shè)置輸入感應(yīng)器203。電力變換裝置200將全部電路模塊都安裝在同一個外殼內(nèi)，這樣雖然節(jié)省了安裝空間，但不便于維護，且由于輸入感應(yīng)器203、PWM逆變器205、PWM變頻器207發(fā)熱量大，使得外殼210內(nèi)溫度很高，對裝置散熱要求高。而且電力變換裝置200整體重量大，需要外殼210具有更高的機械強度，需要采用更厚的板材制作外殼210，從而使裝置整體重量進一步增大，對產(chǎn)品運輸不利，且安裝時也需要特殊的固定方式。實用新型內(nèi)容[0011]本實用新型有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，其目的在于提供一種電力變換裝置，其便于維護、容易散熱、安裝方便又能節(jié)省空間。本實用新型的電力變換裝置具有主殼體；對來自電源的輸入電力進行濾波的濾波器；對濾波后的輸入電力升壓的輸入感應(yīng)單元；對升壓后的電力進行變換處理的PWM逆變器；和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器，其中所述輸入感應(yīng)單元(在后述實施方式中為“輸入感應(yīng)器20”)設(shè)置于所述主殼體的外部。根據(jù)本實用新型，能夠提供一種便于維護、容易散熱、安裝方便又能節(jié)省空間的電力變換裝置。
圖1為現(xiàn)有的電力變換裝置的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖2a為現(xiàn)有的電力變換裝置內(nèi)側(cè)的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖2b為現(xiàn)有的電力變換裝置外側(cè)的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實用新型的電力變換裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型的電力變換裝置的電路模塊圖。圖5為本實用新型的電力變換裝置工作狀態(tài)的曲線圖。圖6為本實用新型的電力變換裝置的電路模塊圖的其他例子。圖7為本實用新型的電力變換裝置的電路模塊圖的其他例子。
具體實施方式
下面，結(jié)合附圖說明本實用新型的電力變換裝置的具體實施方式
。圖3為本實用新型的電力變換裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實用新型的電力變換裝置I具有外殼10，比如，該外殼10后側(cè)緊貼墻面安裝，前側(cè)設(shè)置可打開的蓋體(圖中未表示)。在外殼10內(nèi)安裝有去除電源供電的高次諧波成分的濾波器11 ;在從所述濾波器11至電容器14之間設(shè)置的、預先對電容器14充電的充電電路12 ;用于電力再生的PWM逆變器13 ;保證電力變換裝置I工作電流平緩的電容器14 ；以及向電機供電，以預定的電流波形驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器15。在PWM逆變器13和所述PWM變頻器15之間并聯(lián)設(shè)置有電容器14。通過充電電路12，在電力變換裝置I不工作時，向所述電容器14充電。充電電路12和所述電容器14設(shè)置在外殼10的內(nèi)部。在外殼10內(nèi)還設(shè)置有驅(qū)動PWM逆變器13以及PWM變頻器15的驅(qū)動部16 ；以及用于控制電力變換裝置I工作的控制部17。在外殼10內(nèi)，PWM逆變器13和PWM變頻器15發(fā)熱量大，因此可在兩者底部(圖中的內(nèi)側(cè))設(shè)置冷卻模塊等。為了避免兩者發(fā)熱對其他電路模塊造成影響，將PWM逆變器13和PWM變頻器15設(shè)置于外殼10內(nèi)靠上部。在本實施方式中，適當設(shè)定PWM逆變器13和PWM變頻器15的位置，使兩者在水平方向上不重疊。因此，可使兩者產(chǎn)生的熱通過空氣對流直接向上方帶走，而不會對彼此造成影響。在控制部17的基板上搭載有用于對電力變換裝置I進行控制的IC芯片等，其最容易受到高溫影響，因此，在本實施方式中，將控制部17的基板設(shè)置在外殼10的最下部。濾波器11、充電電路12、電容器14以及驅(qū)動部16設(shè)置于外殼10內(nèi)其他的位置。在本實施方式中，由于充電電路12發(fā)熱少，因此將其設(shè)置在外殼10的最下部；將濾波器11、電容器14和驅(qū)動部16設(shè)置在控制部17及充電電路12，與PWM逆變器12及PWM變頻器15之間的外殼10內(nèi)中部的空間。由于輸入感應(yīng)器20是發(fā)熱很多的元件，所以將其設(shè)置在外殼10的外部，與其他電路模塊分離設(shè)置，因此可有效降低電力變換裝置I的外殼10內(nèi)的溫度，保證電力變換裝置I能夠穩(wěn)定地工作。并且，可以設(shè)置風扇21，主要用來為輸入感應(yīng)器20降溫。在本實施方式中，比如，將風扇21設(shè)置于輸入感應(yīng)器20的下方，并使風扇21向上方吹風，由此可高效地冷卻輸入感應(yīng)器20，保證電力變換裝置I穩(wěn)定工作。在外殼10中還設(shè)置用于連接輸入感應(yīng)器20的連接端子18。在本實施方式中，該連接端子18設(shè)置在外殼10的上部側(cè)方。電力變換裝置I的輸入感應(yīng)器20通過電纜連接到設(shè)置于外殼10的上部的連接端子18，從而連接成完整的電力變換裝置I的供電電路。本實施方式的電力變換裝置I具有電力再生功能。圖4表示電力變換裝置I的電路圖。如圖4所示，從電源輸出的電力通過設(shè)置在外殼10上的電力輸入端子19a輸入至濾波器11，濾波器11過濾電源的輸出中的高次諧波成分，再輸出到充電電路12，充電電路12在電力變換裝置I不工作(即，既不驅(qū)動電機、也不再生電力的狀態(tài))時，向電容器14充電，在電力變換裝置I工作(即，驅(qū)動電機或再生電力)時接通，以向電機供電，或?qū)⒃偕碾娏Ψ祷仉娫础＠贸潆婋娐?2和電容器14，可避免在驅(qū)動電機啟動的瞬間電壓過度降低，并能夠緩和電力變換裝置I中的電流沖擊。為了有效地對電容器14充電，通過設(shè)置在外殼10上部的連接端子18連接輸入感應(yīng)器20，對輸入電壓進行升壓。經(jīng)輸入感應(yīng)器20升壓后的電力經(jīng)過PWM逆變器13，對電容器14充電，并供給至PWM變頻器15。PWM變頻器15對輸入電力進行變頻變換后，驅(qū)動電機M轉(zhuǎn)動。比如在電力變換裝置I向電梯提供電力時，通常有4個工作狀態(tài)，即輕載上行、輕載下行、重載上行以及重載上行。當電梯處于輕載下行和重載上行的狀態(tài)時，電能轉(zhuǎn)化為勢能，電力變換裝置I提供電能、驅(qū)動電機M轉(zhuǎn)動。另一方面，當處于輕載上行和重載下行的狀態(tài)下時，電梯的運動帶動電機M轉(zhuǎn)動，此時電機M相當于發(fā)電機，將電梯的勢能轉(zhuǎn)化為電能。由電機M產(chǎn)生的電能流過由PWM逆變器13和電容器14組成的電力再生電路后，經(jīng)輸入感應(yīng)器20、充電電路12以及濾波器11返回至電源，從而實現(xiàn)能源再利用和節(jié)能的效果O圖5為本實用新型的電力變換裝置工作狀態(tài)的曲線圖。這里，以電梯輕載上行和輕載下行為例進行說明。圖5中橫軸表不時間，曲線a的縱軸表不電機速度,從O點向負方向表不電梯上行，從ο點向正方向表不電梯下行；曲線b的縱軸表不PWM變頻器15輸入電力的方向，從ο點向負方向表不從電機M輸出電力，即正在再生電力，從ο點向正方向表不正在消耗電力，即正在驅(qū)動電機M ；曲線c的縱軸表示電機M中流過的電流。在從時刻t0到tl，電梯輕載上行時，電機速度曲線a為負，此時如電機電流的曲線c所示，電力變換裝置I不需要驅(qū)動電機M，反而電機M此時作為發(fā)電機產(chǎn)生大的電流。如變頻器輸入電力的曲線b所示，電機M輸出電力至PWM變頻器15，然后經(jīng)PWM逆變器13和電容器14構(gòu)成的電力再生電路，經(jīng)輸入感應(yīng)器20、充電電路12以及濾波器11返回至電源，可以供其他用電設(shè)備使用。從時刻tl到時刻t2，電梯停止，不消耗電力也不再生電力。在從時刻t2到t3，當電梯輕載下行時，電機速度曲線a為正，如上所述，電力變換裝置I從電源向電機M供給電力，此時PWM變頻器15中的電流為正，處于消耗電力的狀態(tài)。從而驅(qū)動電機M轉(zhuǎn)動，使電梯平穩(wěn)下降。以上，對本實施方式的電力變換裝置進行了詳細說明，但電力變換裝置的電路模塊連接方式并不局限于圖4所示的形態(tài)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)可驅(qū)動電機M，并可再生由電機M產(chǎn)生的電力的電力變換裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對電路的連接順序做適當?shù)恼{(diào)整。圖6和圖7為本實用新型的電力變換裝置的電路圖的其他例子。圖6所示的電力變換裝置與圖4所示的電力變換裝置I的不同點在于，將充電電路12連接在PWM逆變器13和電容器14之間，S卩，由輸入感應(yīng)器20輸出的升壓電力經(jīng)由連接端子18流過PWM逆變器13后，通過充電電路12對電容14充電，供給至PWM逆變器15。詳細工作原理不再贅述。圖7所示的電力變換裝置與圖4所示的電力變換裝置I的不同點在于，將充電電路12設(shè)置于PWM逆變器13之前，S卩，由輸入感應(yīng)器20升壓后的輸出電力使經(jīng)由連接端子18輸入充電電路12后，進入PWM逆變器13對電容14充電，或供給至PWM變頻器15。詳細的工作原理不再贅述。以上詳細說明了本實用新型的優(yōu)選實施方式。本實用新型并不限于上述實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述實施方式進行各種變形和替換，通過這種變形和替換得到的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種電力變換裝置，其特征在于，具有: 主殼體； 對來自電源的輸入電力進行濾波的濾波器； 對濾波后的輸入電力升壓的輸入感應(yīng)單元； 對升壓后的電力進行變換處理的PWM逆變器；和 驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器， 其中， 所述輸入感應(yīng)單元設(shè)置于所述主殼體的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于: 在所述主殼體設(shè)置有用于電連接所述輸入感應(yīng)單元的連接端子。
3.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于: 所述PWM逆變器和所述PWM變頻器設(shè)置在所述主殼體內(nèi)的上部空間。
4.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于: 在所述PWM逆變器和所述PWM變頻器之間并聯(lián)設(shè)置有電容器， 在從所述濾波器至所述電容器之間，設(shè)置有在所述電力變換裝置不工作時，向所述電容器充電的充電電路， 所述充電電路和所述電容器設(shè)置在所述主殼體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于: 在所述輸入感應(yīng)單元下方設(shè)置有向所述輸入感應(yīng)單元散熱吹風進行冷卻的風扇。
專利摘要本實用新型涉及一種電力變換裝置，其特征在于，具有主殼體；對來自電源的輸入電力進行濾波的濾波器；對濾波后的輸入電力升壓的輸入感應(yīng)單元；對升壓后的電力進行變換處理的PWM逆變器；和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的PWM變頻器。輸入感應(yīng)單元設(shè)置于主殼體的外部。本實用新型的電力變換裝置便于維護、容易散熱、安裝方便又能節(jié)省空間。
文檔編號H05K7/20GK203071835SQ20122012942
公開日2013年7月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者米澤裕之 申請人:富士電機(中國)有限公司