具有用于集成磁性元件的選項的多功能電力轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將輸入電電力從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，以驅(qū)動負載。馬達驅(qū)動型的電力轉(zhuǎn)換器被用于多種應(yīng)用，以提供驅(qū)動馬達負載的電電力。例如，可需要馬達驅(qū)動為低電壓馬達以及高電壓馬達提供動力，并且可以將多個馬達驅(qū)動并聯(lián)，以適應(yīng)更高的負載需求。通常情況下，首先由有源整流器電路或者無源整流器電路將AC輸入電力進行轉(zhuǎn)換，以提供DC母線電壓，以用于由一個或多個輸出逆變器來創(chuàng)建頻率可變、幅值可變的AC輸出電力，以驅(qū)動感應(yīng)馬達負載。對于AC輸入電力的初始整流，可以使用包括被有源控制的開關(guān)裝置的有源前端整流器(AFE)來創(chuàng)建并且保持穩(wěn)壓的DC母線電壓，并且可以實現(xiàn)各種另外的功能，如電力因數(shù)校正(PFC)。在其他情況下，可以使用無源整流器或者基頻前端(FFE)整流器，并且輸入濾波器通常被連接在AC電源與無源整流器輸入之間。關(guān)于(多個)輸出逆變器，內(nèi)部逆變器開關(guān)裝置選擇性地將DC輸入電力線連接到特定AC馬達線，以創(chuàng)建將馬達驅(qū)動到期望的速度、位置、扭矩等所必要的輸出波形，并且可以將輸出濾波器電路連接在逆變器輸出與被驅(qū)動的馬達之間，以用于馬達保護。另外，并行的逆變器配置可以包括連接在兩個或更多個并聯(lián)的逆變器的輸出之間的并行的電感器。通常，對給定的馬達驅(qū)動應(yīng)用需求的可變性通常要求系統(tǒng)部件的定制設(shè)計和配置，并且這些系統(tǒng)部件的相互連接包括必要的電力轉(zhuǎn)換器和濾波器部件，然后將該電力轉(zhuǎn)換器和濾波器部件連接在一起，以形成電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。因此，為了適應(yīng)多種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)規(guī)格并使系統(tǒng)成本最小化，期望提供可以用于構(gòu)建兩種或更多種不同類型和形式的系統(tǒng)的模塊化的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)在，為了便于對本公開內(nèi)容的基本理解，對本公開內(nèi)容的一個或更多個方面進行概述，其中，本概述不是對本公開內(nèi)容的詳細綜述，并且既不意在標識本公開內(nèi)容的具體元件，也不意在描述本公開內(nèi)容的范圍。與此相反，本概述的主要目的是在下文中將更詳細的描述進行呈現(xiàn)之前，以簡化的形式呈現(xiàn)本公開內(nèi)容的各種理念。本公開內(nèi)容提供了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和設(shè)備，其中電力轉(zhuǎn)換器模塊包括開關(guān)電路和集成磁性元件或者濾波電路，以便于構(gòu)建各種特定應(yīng)用的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且使用通用部件以便于制造并且控制成本。而且，示出的電力轉(zhuǎn)換模塊設(shè)備可以包括集成的冷卻風扇或風機，以便于將濾波電感器冷卻，以進一步減少成本、復(fù)雜度以及最終電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的空間。
[0004]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個或更多個方面，提供了一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，該電力轉(zhuǎn)換設(shè)備包括具有AC電連接部和DC電連接部的外殼，其中該外殼設(shè)置有內(nèi)部，開關(guān)電路和濾波電路位于外殼的內(nèi)部中，濾波電路處于比開關(guān)電路更低的水平面。在某些實現(xiàn)中，濾波電路包括連接在開關(guān)電路與相應(yīng)的AC連接部之間的多個電感器，由此，如果將該電力轉(zhuǎn)換設(shè)備用作開關(guān)逆變器，則便于將濾波電路作為輸出濾波器來使用，或者作為用于有源或者無源整流器用途的輸入濾波電感器。這樣，該設(shè)備可以根據(jù)需要容易地適于被用作有源前端整流器或者無源前端整流器，或者作為具有機載濾波電路的輸出逆變器，容易地配置成包括馬達保護、逆變器并行、基本前端(FFE)和/或有源前端(AFE)操作的各種應(yīng)用和功能。另夕卜，示例性實施方式可以可選地提供緊湊的模塊化設(shè)計，該設(shè)計具有整體滾輪或者輪，可以容易地滾到控制面板或者用于與其他系統(tǒng)部件相互連接的其他裝置的位置處，以提供馬達驅(qū)動或者其他形式的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0005]在特定實施方式中，濾波電路可以容納用于與濾波電感器中的一個相應(yīng)的濾波電感器并聯(lián)的濾波電阻器，由此便于提供L-R輸出濾波器以保護用于逆變器應(yīng)用的馬達。該設(shè)備還可以包括外殼內(nèi)部之內(nèi)的濾波電路下方的風機組件，該風機組件用于在工作期間冷卻濾波電路或者可能冷卻其他部件，由此進一步利于緊湊系統(tǒng)設(shè)計而無需外部濾波電感器和相關(guān)冷卻風扇。其他實施方式還可以包括設(shè)置了用于穩(wěn)定的DC母線電壓工作的一組電容器部件的整體DC母線電容器電路，無論該設(shè)備被配置成用作整流器還是用作逆變器。某些實現(xiàn)還適于包括也可以被用于逆變器或者整流器配置的用于跨AC母線連接的兩個或更多個平衡電阻器。而且，開關(guān)電路可以包括開關(guān)，如IGBT和/或二極管，由此便于用作有源前端(AFE)或者基本前端(FFE)整流器。
[0006]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面提供了一種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括兩個或更多個電力轉(zhuǎn)換器模塊，該兩個或更多個電力轉(zhuǎn)換器模塊各自被配置成有源前端開關(guān)整流器并且包括外殼、AC連接部和DC連接部、開關(guān)電路、連接在開關(guān)電路與AC連接部之間的整體濾波電路以及控制板，所有上述部件位于外殼的內(nèi)部之內(nèi)，其中轉(zhuǎn)換器模塊的AC輸出用于并聯(lián)工作而被連接在一起，以驅(qū)動單個負載，如馬達。
[0007]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，提供了一種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括被配置成無源整流器的第一電力轉(zhuǎn)換器模塊和第二電力轉(zhuǎn)換器模塊，每個電力轉(zhuǎn)換器模塊包括外殼并且具有AC輸入、DC輸出、整流器電路以及濾波電路，多個電感器被連接在整流器電路與AC輸入之間,其中電力轉(zhuǎn)換器模塊的AC輸入和DC輸出被相互串聯(lián)。
【附圖說明】
[0008]以下描述和附圖詳細闡述了本公開內(nèi)容的某個示例性實現(xiàn)，這些描述和附圖指示了其中可以實施本公開內(nèi)容的各種原理的若干種示例性方法。然而，示出的示例不是對本公開內(nèi)容的許多可能的實施方式的窮舉。將考慮在以下詳細描述中結(jié)合附圖對本公開內(nèi)容的其他目的、優(yōu)點以及新穎性特征進行闡述，在附圖中:
[0009]圖1至圖3是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個或更多個方面的示例性電力轉(zhuǎn)換器模塊的立體圖、前視圖以及側(cè)視圖，該示例性電力轉(zhuǎn)換器模塊具有集成磁性元件和開關(guān)電路，被用作整流器或者逆變器操作；
[0010]圖4是示出了圖1至圖3的示例性電力轉(zhuǎn)換器模塊的進一步的詳情的局部示意圖；
[0011]圖5是示出了使用第一電力轉(zhuǎn)換器模塊和第二電力轉(zhuǎn)換器模塊來實現(xiàn)的電壓源轉(zhuǎn)換器馬達驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，該第一電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成有源前端(AFE)整流器，該第二電力轉(zhuǎn)換器模塊被操作為具有集成的輸出濾波電路的逆變器；
[0012]圖6是不出了包括第一電力轉(zhuǎn)換器模塊和第二電力轉(zhuǎn)換器模塊的另一電壓源轉(zhuǎn)換器馬達驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，其中第一電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成具有包括集成的電感器的AC輸入濾波器的基本前端(FFE)整流器，第二電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成具有集成的輸出濾波電路的逆變器；
[0013]圖7是示出了另一電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)使用具有如圖1至圖4所示的可選的L-R濾波電路的電力轉(zhuǎn)換器模塊，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被用作開關(guān)逆變器，從而將來自DC電源的輸入電力進行轉(zhuǎn)換以向馬達負載提供AC輸出電力；
[0014]圖8是示出了包括無源整流器的非再生電壓源轉(zhuǎn)換器類型馬達驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，該無源整流器向操作為具有如圖1至圖4所示的L-R輸出濾波電路的逆變器的電力轉(zhuǎn)換器模塊提供DC輸入電力；
[0015]圖9是示出了具有電力轉(zhuǎn)換器模塊的另一非再生馬達驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，其中該電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成不具有輸出濾波器的逆變器；
[0016]圖10是示出了具有兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊的示例性并行逆變器馬達驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，該兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊操作為具有整體L-R輸出濾波器的逆變器，以驅(qū)動單個馬達負載；
[0017]圖11是示出了具有兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊的另一并行系統(tǒng)的示意圖，該兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成逆變器并且沒有用于驅(qū)動單個馬達的輸出濾波器；
[0018]圖12示出了具有兩個如圖1至圖4所示的電力轉(zhuǎn)換器模塊的另一并行馬達驅(qū)動系統(tǒng)，該兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成有源前端(AFE)整流器并且具有整體輸入濾波器電感器，以提供通用DC母線，用于為一對電力轉(zhuǎn)換器模塊供電，該一對電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成輸出逆變器，以驅(qū)動單個馬達負載；
[0019]圖13描繪了具有兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊和兩個額外的轉(zhuǎn)換器模塊的另一并行系統(tǒng)，該兩個電力轉(zhuǎn)換器模塊被配置成基本前端(FFE)整流器并且在濾波電路中具有整體并聯(lián)線路反應(yīng)器，該兩個另外的轉(zhuǎn)換器模塊被配置成并聯(lián)連接的逆變器，以驅(qū)動馬達負載；
[0020]圖14是示出了示例性電力轉(zhuǎn)換器模塊的立體圖，在該圖中將側(cè)面板移除，以示出外殼內(nèi)部之內(nèi)的濾波電感器的安裝；
[0021]圖15是示出了示例性濾波電路模塊的立體圖，該示例性濾波電路模塊具有可以安裝在圖14的電力轉(zhuǎn)換器模塊中的三個電感器；
[0022]圖16是示出了電力轉(zhuǎn)換器模塊的另一側(cè)的立體圖，在該圖中將側(cè)面板移除，以示出外殼內(nèi)的可