用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊的制作方法
【專利說明】用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是于2012年7月27日提交的題為“用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊”的美國臨時申請?zhí)?1/676，585的非臨時美國專利申請，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
【背景技術】
[0003]本發(fā)明總體上涉及電力轉(zhuǎn)換領域，并且更具體地涉及在例如焊接系統(tǒng)、等離子切割機等電力電子設備中使用的電力轉(zhuǎn)換電路。
[0004]工業(yè)中使用的許多電力電子機械采用電路將電力從一種可用形式轉(zhuǎn)換成另一種可用形式。例如，焊接及等離子切割系統(tǒng)一般從例如電力網(wǎng)或發(fā)動機型發(fā)電機的源接收交流(AC)電。電力通常經(jīng)由整流器轉(zhuǎn)換成直流(DC)電，然后分配到直流總線上以到達進一步的電力轉(zhuǎn)換電路。該進一步的電力轉(zhuǎn)換電路可以包括逆變器、降壓變換器、升壓變換器或它們的各種組合，它們一般將電力轉(zhuǎn)換成用于負載的不同的直流電形式或交流電。在焊機和等離子切割機的情況中，根據(jù)所使用的工藝，輸出電力可以是直流電或交流電。一些系統(tǒng)能為所選擇的工藝輸出交流電和直流電兩者，從而增加它們的實用性和多功能性。
[0005]在采用整流器的系統(tǒng)中，在適當?shù)胤庋b整流器構(gòu)件方面存在挑戰(zhàn)。在汽車應用中，例如，交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電，該交流電通過集成在交流發(fā)電機本身中的二極管模塊轉(zhuǎn)換成直流電。在工業(yè)設備中，通常利用面裝或引線框封裝。然而，這些布置并非總是適于某些類型的設備。此外，這些布置可要求針對發(fā)電構(gòu)件、電路封裝等的特定設計，這可能增加組裝所需的附加成本和時間。另外，這些設計中的某些設計對于給定的應用不夠魯棒，特別是對于可動設備，該可動設備因此受到環(huán)境影響或者可能受到振動，例如發(fā)動機型發(fā)電機應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種設計成響應于這些需求的交流波形整流器設計的新方法。根據(jù)某些實施例，一種用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊包括傳導殼體，該傳導殼體具有多個凹部，所述傳導殼體配置成在工作中處于交流輸入電位。至少一個高側(cè)二極管和至少一個低側(cè)二極管設置在所述凹部中，并且在操作中通過傳導殼體接收輸入電力并且輸出整流電力。
[0007]根據(jù)其他方面，本發(fā)明提供了一種電力轉(zhuǎn)換電路，該電力轉(zhuǎn)換電路包括支承電力轉(zhuǎn)換電路的非傳導支承結(jié)構(gòu)。提供至少一個整流器模塊，所述整流器模塊包括具有多個凹部的傳導殼體。所述傳導殼體配置成在工作中處于交流輸入電位。至少一個高側(cè)二極管和至少一個低側(cè)二極管設置在凹部中，并且在操作中通過傳導殼體接收輸入電力并且輸出整流電力。
[0008]本發(fā)明還提供了一種用于整流器模塊的殼體，所述整流器模塊包括具有用于接收二極管的多個凹部的傳導殼體。所述傳導殼體配置成在工作中處于交流輸入電位，并且經(jīng)由凹部的內(nèi)表面將輸入電力傳送到二極管。
【附圖說明】
[0009]當結(jié)合附圖閱讀以下詳細說明時，會更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，在整個附圖中，附圖中相同的附圖標記代表相同的部件，其中:
[0010]圖1是用于以焊接系統(tǒng)的形式的電力轉(zhuǎn)換電路的示例性應用的概略圖示；
[0011]圖2是圖1中的電力轉(zhuǎn)換電路的一部分的電路示意圖，特別圖示了某些功能性電路構(gòu)件；
[0012]圖3是根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)的方面的示例性電力轉(zhuǎn)換模塊的立體圖；
[0013]圖4是圖3中的模塊的某些構(gòu)件的分解圖；
[0014]圖5是同一模塊的部分立體圖，上外罩元件被去除以露出內(nèi)部電路構(gòu)件；
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明的方面的示例性整流器模塊的分解圖；
[0016]圖7是從背面看到的同一模塊的立體圖；
[0017]圖8A和圖SB是流程圖，圖示了用于控制在焊接應用中設置的發(fā)動機型發(fā)電機的速度的示例性邏輯；
[0018]圖9A和圖9B是類似的流程圖，圖示了用于發(fā)動機型發(fā)電機的速度控制的邏輯；以及
[0019]圖1OA和圖1OB是類似的流程圖，圖示了用于另一個示例性應用的發(fā)動機速度控制的邏輯。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且參見圖1，圖示了示例性焊接系統(tǒng)10，該焊接系統(tǒng)包括電源12，其用于為焊接、等離子切割和類似應用提供電力。圖示實施例中的電源12包括發(fā)動機型發(fā)電機組14，該發(fā)電機組自身包括內(nèi)燃機16和發(fā)電機18。內(nèi)燃機16可以為任何合適的類型，例如汽油機或柴油機，并且一般具有適合應用中期望的電力輸出的尺寸。發(fā)動機將具有特別適合驅(qū)動發(fā)電機18的尺寸，以產(chǎn)生一種或多種形式的輸出電力。在預期的申請中，發(fā)電機18被卷繞以用于產(chǎn)生多種類型的輸出電力，例如焊接電力，以及用于照明、動力工具等的輔助電力，并且這些電力可以采用交流和直流兩種輸出形式。圖1中未具體圖示發(fā)動機和發(fā)電機的各種支承構(gòu)件和系統(tǒng)，但是這些構(gòu)件和系統(tǒng)通常包括電池、電池充電器、燃料和排氣系統(tǒng)等。
[0021]電力調(diào)制電路20聯(lián)接到發(fā)電機18，以接收在操作期間產(chǎn)生的電力，并且將電力轉(zhuǎn)換成負載或應用所需的形式。在圖示的實施例中，發(fā)電機18產(chǎn)生應用于電力調(diào)制電路20的三相電力。然而，在某些實施例中，發(fā)電機可以產(chǎn)生單相電力。電力調(diào)制電路包括接收進線電力的構(gòu)件、轉(zhuǎn)換成直流形式的構(gòu)件，以及進一步地將電力濾波并轉(zhuǎn)換成所需的輸出形式的構(gòu)件。在以下討論中將更多地說明電力調(diào)制電路20。
[0022]發(fā)動機16、發(fā)電機18和電力調(diào)制電路20都聯(lián)接到總體上由附圖標記22圖示的控制電路。實際上，控制電路22可以包括一個或多個實際的電路，以及配置成監(jiān)測發(fā)動機、發(fā)電機和電力調(diào)制電路的操作以及具體應用中的某些負載的固件和軟件?？刂齐娐返牟糠挚梢匀鐖D所示位于中央，或者電路可以分開以單獨地控制發(fā)動機、發(fā)電機和電力調(diào)制電路。然而，在大多數(shù)應用中，這些分開的控制電路可以按照一些形式相互通信，以便這些系統(tǒng)構(gòu)件的協(xié)調(diào)控制?？刂齐娐?2聯(lián)接到操作者界面24。在大多數(shù)應用中，操作者界面將包括表面安裝的控制面板，該控制面板允許系統(tǒng)操作者控制操作和輸出的方面，并且監(jiān)測或讀取系統(tǒng)操作的參數(shù)。在焊接應用中，例如，操作者界面可允許操作者選擇各種焊接工藝，電流和電壓水平，以及用于焊接操作的具體方案。這些與控制電路通信，該控制電路自身包括一個或多個處理器和支承存儲器。然后，根據(jù)操作者的選擇，控制電路將通過處理器來實施存儲于存儲器中的特定控制方案。這種存儲器也可存儲操作期間的臨時參數(shù)，例如以便于反饋控制。
[0023]圖1中還示出用于焊接應用的可選的送絲機26。本領域的技術人員將會理解，這種送絲機通常在氣體保護金屬極弧焊(GMAW)工藝(通常被稱為熔化極惰性氣體保護焊(MIG)工藝)中使用。在這種工藝中，電極絲連同焊接電力(在合適的時候)和保護氣體一起從送絲機饋送到焊炬28。然而，在其他應用中，也可不需要送絲機，例如通常被稱為鎢極惰性氣體保護焊(TIG)和焊條焊接的工藝。然而，在所有這些工藝中，在一些點處，電極30用于完成穿過工件32和工件夾34