專利名稱：一種高壓變頻器功率單元控制電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電路板，特別是指一種高壓變頻器功率單元控制 電路板。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)以變頻器為主的電機(jī)調(diào)速裝置提出 了越來(lái)越高的技術(shù)要求，包括高性能的控制技術(shù)和高的可靠性。在高
壓變頻器中，尤其是6kV和10kV等級(jí)的高壓變頻器，其三相功率主 電路目前多采用功率單元串聯(lián)的方式，而且所有功率單元完全相同。 在高壓變頻器中，由于功率單元直接對(duì)功率和電壓進(jìn)行變換和處理， 而且數(shù)目多，因此功率單元的性能和可靠性對(duì)于變頻器的性能和可靠 性至關(guān)重要。
在功率單元的控制中，目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品多數(shù)沒(méi)有控制器，而直 接采用電路對(duì)由光纖接口接收到的信號(hào)進(jìn)行處理。由此帶來(lái)的問(wèn)題是 由于控制過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法處理功率單元可能出現(xiàn)的各種各樣的故障和 現(xiàn)象，降低了系統(tǒng)的可靠性。少數(shù)功率單元的控制系統(tǒng)雖然采用了控 制器，但其他控制電路考慮仍然非常不周全，有的沒(méi)有旁路驅(qū)動(dòng)信號(hào) 處理電路，有的沒(méi)有過(guò)溫保護(hù)，有的沒(méi)有過(guò)壓欠壓保護(hù)電路，而且目 前幾乎所有控制系統(tǒng)都沒(méi)有電壓測(cè)量電路，因此仍然不能起到對(duì)功率 單元的綜合控制作用。對(duì)于電壓測(cè)量電路，少數(shù)變頻器采用了外接電 壓傳感器的方法進(jìn)行測(cè)量，但是為了達(dá)到最佳的控制效果，就需要用 很多個(gè)電壓傳感器，這不但大量增加了系統(tǒng)的成本，而且增加了功率 單元的體積，額外增加電壓測(cè)量的處理電路，降低了系統(tǒng)可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型在于提供一種高壓變頻器功率單元控制電
3路板，以解決上述一個(gè)系統(tǒng)無(wú)控制器，或者控制電路不全而帶來(lái)的性 能影響，或者是系統(tǒng)成本高等問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種高壓變頻器功率單元控制
電路板，包括
連接將光纖信號(hào)輸入和輸出的光纖接口 ；所述光纖接口連接實(shí)現(xiàn) 光/電、電/光轉(zhuǎn)換的處理電路；
控制器連接所述處理電路，控制器內(nèi)包括
接收/發(fā)送模塊將來(lái)自所述處理電路的信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)模塊，將來(lái) 自保護(hù)模塊和電壓測(cè)量模塊的信號(hào)發(fā)送至所述處理電路；驅(qū)動(dòng)模塊將 接收的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)發(fā)送至連接的驅(qū)動(dòng)電路；保護(hù)模塊將 來(lái)自保護(hù)電路的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)回復(fù)至接收/發(fā)送模塊；電壓 測(cè)量模塊將來(lái)自直流電壓測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)回復(fù)至 接收/發(fā)送模塊；
保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)安全信號(hào)測(cè)量，并連接所述控制器；
直流電壓測(cè)量電路連接所述控制器；
驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)功率器件的驅(qū)動(dòng)。
優(yōu)選的，所述保護(hù)電路包括
測(cè)量電壓的電壓保護(hù)電路、測(cè)量溫度的過(guò)溫保護(hù)電路、和/或檢測(cè) 所述功率器件狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，且各個(gè)保護(hù)電路分別連接所述控制器。
優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)電路包括
左橋驅(qū)動(dòng)電路、右橋驅(qū)動(dòng)電路和旁路驅(qū)動(dòng)電路，所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)電 路分別連接所述控制器。
本實(shí)施例中的電路板，能夠滿足高壓變頻器中對(duì)功率單元進(jìn)行綜 合控制的需要，不但能進(jìn)行正常的控制，而且可對(duì)功率單元中可能發(fā) 生的所有主要故障進(jìn)行判斷和及時(shí)處理，同時(shí)可以對(duì)功率單元中的直 流母線電壓進(jìn)行測(cè)量，不需要額外采用電壓傳感器，降低了系統(tǒng)成本。

圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為清楚說(shuō)明本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并 結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1,圖l是實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)圖，其中包括連接光信號(hào)發(fā)送 和接收的光纖接口，所述光纖接口連接實(shí)現(xiàn)光/電、電/光轉(zhuǎn)換的處理
電路；連接所述處理電路的控制器，包括，接收/發(fā)送模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、
保護(hù)模塊和電壓測(cè)量模塊；和控制器相連的左橋驅(qū)動(dòng)電路、右橋驅(qū)動(dòng)
電路、旁路驅(qū)動(dòng)電路、電壓保護(hù)電路、過(guò)溫保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路， 及直流電壓測(cè)量電路。
其中，光纖接口可進(jìn)行光/電和電/光轉(zhuǎn)換，接收外部主控系統(tǒng)， 例如中央處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等通過(guò)光纖發(fā)送
過(guò)來(lái)的控制信號(hào)；同時(shí)可通過(guò)光纖將所控制功率單元的狀態(tài)信息、故 障信息、直流母線電壓的測(cè)量值等在處理電路進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換后發(fā)送給 外部的主控系統(tǒng)。
其中，控制器按照其控制功能的不同，劃分為四個(gè)獨(dú)立的控制區(qū) 域，包括驅(qū)動(dòng)模塊、保護(hù)模塊、電壓測(cè)量模塊和接收發(fā)送模塊。
接收發(fā)送模塊，主要功能是接收處理電路發(fā)送給控制器的控制指 令信號(hào)，并進(jìn)一步把控制指令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)模塊，另一個(gè)功能是把控制 器中保護(hù)模塊處理后的故障狀態(tài)信息和電壓測(cè)量模塊計(jì)算得到的直流 母線電壓值發(fā)送給處理電路。
驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能是根據(jù)經(jīng)所述控制指令信號(hào)，產(chǎn)生功率單元 的主電路功率器件，例如IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)等的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，并發(fā)送給左橋驅(qū)動(dòng)電路和右橋驅(qū)動(dòng)電路。在IGBT等功率器件出 現(xiàn)故障時(shí)，或者所述控制指令信號(hào)要求對(duì)功率單元進(jìn)行旁路時(shí)，驅(qū)動(dòng) 模塊應(yīng)發(fā)出旁路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，功率器件的驅(qū)動(dòng)電路 和旁路驅(qū)動(dòng)電路往往為互斥形式，即左橋驅(qū)動(dòng)電3各或右橋驅(qū)動(dòng)電路正 常工作并驅(qū)動(dòng)IGBT時(shí)，不允許發(fā)出旁路驅(qū)動(dòng)信號(hào)；反之，如果旁路驅(qū)動(dòng)電路處于驅(qū)動(dòng)旁路器件工作時(shí)，則左橋驅(qū)動(dòng)電路和右橋驅(qū)動(dòng)電路
不允許工作，不允許驅(qū)動(dòng)功率器件IGBT。
保護(hù)模塊的主要功能是對(duì)所述電路板上的電壓保護(hù)電路、過(guò)溫保 護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路等產(chǎn)生的故障信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)任何一個(gè)出現(xiàn) 故障時(shí)，保護(hù)模塊將根據(jù)故障的類別和故障的嚴(yán)重程度，對(duì)功率單元 進(jìn)行即時(shí)控制，并將故障信息經(jīng)過(guò)控制器的接收發(fā)送模塊和處理電路， 最后經(jīng)過(guò)光纖接口發(fā)送給外部的主控系統(tǒng)。例如，當(dāng)電壓保護(hù)電路檢 測(cè)到系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓時(shí)，如果過(guò)壓程度比較小，保護(hù)模塊將產(chǎn)生報(bào)警提 示信息；而當(dāng)過(guò)壓程度比較高，如果不處理將會(huì)造成功率單元出現(xiàn)嚴(yán) 重?fù)p壞時(shí)，保護(hù)模塊將立刻將故障狀態(tài)信息通知驅(qū)動(dòng)模塊，并將嚴(yán)重 故障信息經(jīng)過(guò)控制器的接收發(fā)送模塊和外部處理電路，最后經(jīng)過(guò)光纖 接口反饋給外部的主控電路。
電壓測(cè)量模塊，把直流電壓測(cè)量電路的結(jié)果進(jìn)行處理計(jì)算，并轉(zhuǎn) 換為頻率信號(hào)，經(jīng)控制器的接收發(fā)送模塊及外部處理電路，最后經(jīng)光 纖接口發(fā)送給外部的主控電路。
所述電絲^反中的左橋驅(qū)動(dòng)電路、右橋驅(qū)動(dòng)電路以及旁路驅(qū)動(dòng)電3各， 是根據(jù)控制器中驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最終對(duì)功率主電 路器件，例如IGBT，或者可控硅等的控制。
進(jìn)行處理，判斷其電壓是否存在過(guò)低或過(guò)高。如果存在過(guò)低或過(guò)高， 則向控制器的保護(hù)模塊發(fā)出故障信號(hào)。過(guò)溫保護(hù)電路是判斷功率單元 中的散熱器的溫度是否超過(guò)一定值，如果超過(guò)，則判斷為過(guò)溫故障， 并向控制器的保護(hù)模塊發(fā)送過(guò)溫故障信號(hào)。驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，是對(duì)系統(tǒng) 中功率器件是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判斷，典型的例子為IGBT驅(qū)動(dòng)是否出 現(xiàn)了過(guò)流或過(guò)壓擊穿等故障，如果出現(xiàn)故障，則驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路向控制 器的保護(hù)模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)。
所述電路板中的直流電壓測(cè)量電路是測(cè)量功率單元中直流母線的 電壓，測(cè)量值對(duì)外部主控系統(tǒng)對(duì)變頻器進(jìn)行準(zhǔn)確的控制具有至關(guān)重要 的意義。圖1中的各部分電路在具體布局位置上可調(diào)整，不影響整個(gè)電路 板的正常工作。
對(duì)于本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中所闡述的一種高壓變頻器功率單元 控制電路板，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種高壓變頻器功率單元控制電路板，其特征在于，包括連接將光纖信號(hào)輸入和輸出的光纖接口；所述光纖接口連接實(shí)現(xiàn)光/電、電/光轉(zhuǎn)換的處理電路；控制器連接所述處理電路，控制器內(nèi)包括接收/發(fā)送模塊將來(lái)自所述處理電路的信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)模塊，將來(lái)自保護(hù)模塊和電壓測(cè)量模塊的信號(hào)發(fā)送至所述處理電路；驅(qū)動(dòng)模塊將接收的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)發(fā)送至連接的驅(qū)動(dòng)電路；保護(hù)模塊將來(lái)自保護(hù)電路的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)回復(fù)至接收/發(fā)送模塊；電壓測(cè)量模塊將來(lái)自直流電壓測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)回復(fù)至接收/發(fā)送模塊；保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)安全信號(hào)測(cè)量，并連接所述控制器；直流電壓測(cè)量電路連接所述控制器；驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)功率器件的驅(qū)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器功率單元控制電路板，其 特征在于，所述保護(hù)電路包括測(cè)量電壓的電壓保護(hù)電路、測(cè)量溫度的過(guò)溫保護(hù)電路、和/或檢測(cè) 所述功率器件狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，且各個(gè)保護(hù)電路分別連接所述控 制器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器功率單元控制電路板，其 特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括左橋驅(qū)動(dòng)電路、右橋驅(qū)動(dòng)電路和旁路驅(qū)動(dòng)電3各，所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)電^各分 別連接所述控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高壓變頻器功率單元控制電路板，包括連接光信號(hào)發(fā)送和接收的光纖接口，所述光纖接口連接實(shí)現(xiàn)光/電、電/光轉(zhuǎn)換的處理電路；連接所述處理電路的控制器，包括，接收/發(fā)送模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、保護(hù)模塊和電壓測(cè)量模塊；和控制器相連的左橋驅(qū)動(dòng)電路、右橋驅(qū)動(dòng)電路、旁路驅(qū)動(dòng)電路、電壓保護(hù)電路、過(guò)溫保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，及直流電壓測(cè)量電路。
文檔編號(hào)H02H3/20GK201341111SQ200920003969
公開日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者衛(wèi)三民, 張和平, 李發(fā)海, 蘇位峰, 許海斌, 郭偉彰, 黃小光 申請(qǐng)人:北京浩普華清電氣技術(shù)有限公司;江蘇力普電子科技有限公司