專利名稱：智能變頻模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速裝置和逆變電源裝置，具體的說是一種智能變頻模塊。
背景技術(shù)：
我們知道，電動(dòng)機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，目前我國電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量4億多千瓦，其年用電量約為15000億千瓦時(shí)，約占當(dāng)年全國總發(fā)電量21870億千瓦時(shí)的65-70％。其中大多數(shù)電動(dòng)機(jī)長時(shí)間處于輕載運(yùn)行狀態(tài)。特別是裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量一半以上的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，其中70％采用風(fēng)擋或閥門調(diào)節(jié)流量，運(yùn)行狀態(tài)很差。這些電動(dòng)機(jī)用電量占全國用電量的31％，占工業(yè)用電量的50％。因此，為節(jié)省能源，我國在第十到第十一個(gè)“五年計(jì)劃”的節(jié)能計(jì)劃中，把“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能”列為重點(diǎn)項(xiàng)目，發(fā)展電機(jī)調(diào)速節(jié)電和電力電子節(jié)電技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，計(jì)劃到2010年，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能12％-15％，每年節(jié)約電能1000億千瓦時(shí)，相當(dāng)于建成后的三峽工程兩年的年發(fā)電量。所以，應(yīng)用變頻技術(shù)對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載進(jìn)行技術(shù)改造意義重大。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，功率半導(dǎo)體技術(shù)的日趨成熟，變頻技術(shù)的應(yīng)用得到了快速的發(fā)展，不但應(yīng)用于在風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載，而且在軋機(jī)、轉(zhuǎn)爐、輥道、鍛燒爐、吊車、翻斗車、卷揚(yáng)機(jī)、拉絲機(jī)、給料機(jī)、攪拌機(jī)、粉碎機(jī)、紡絲機(jī)、抽油機(jī)、冷凍機(jī)等工業(yè)機(jī)械里大量使用，更為重要的是已廣泛的應(yīng)用到電冰箱、空調(diào)等家用電器中。
逆變電源裝置是目前常用的一種電源變換裝置，通常用于直-交流的電源變換和交-交流的電壓變換，用途廣泛。
但目前的變頻、逆變技術(shù)的實(shí)施都是以箱柜方式的裝置實(shí)現(xiàn)的，由單片機(jī)控制單元、輸入輸出及顯示單元、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)單元、傳感保護(hù)單元和功率半導(dǎo)體開關(guān)單元等多單元組件式結(jié)構(gòu)組成。體積笨重、接線復(fù)雜，安裝使用不方便，不利于可靠性的提高，不適用于粉塵、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等場合。特殊設(shè)計(jì)的產(chǎn)品成本較高，不利于推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)造簡單，體積小，重量輕，安裝使用方便，耐蝕防塵，成本低，壽命長、可靠性高的智能變頻模塊。其可實(shí)現(xiàn)控制智能化、封裝固體化、結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)思路。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種智能變頻模塊，其主要包括殼體、控制電路、控制面板、主電路、接口、密封填充物，其特征是控制電路包括有微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及存儲(chǔ)電路、驅(qū)動(dòng)電路、傳感保護(hù)電路、反饋電路、通訊口，控制面板包括有鍵盤、顯示、調(diào)控旋鈕和通訊接口，主電路包括有連接電極、DBC電子陶瓷片、基板、IGBT芯片組件，主電路封裝在模塊底部，IGBT芯片組件通過DBC電子陶瓷片與基板焊接在一起，控制電路將上述電路集成封裝在模塊中部，控制面板在模塊的上部，三部分通過專用的接插件連接，封裝在殼體中，殼體空腔由絕緣密封硅膠和環(huán)氧樹脂填充物填充。
本實(shí)用新型控制面板制成嵌入式結(jié)構(gòu)，可嵌入模塊主體成一體使用，也可移出單獨(dú)使用，與主體的連接通過電纜完成。
本實(shí)用新型由于采用模塊化集成設(shè)計(jì)技術(shù)，將變頻器的主體部分的全部元器件封裝在一個(gè)模塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了裝置模塊化、模塊智能化、封裝一體化的目的。由封裝在模塊內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)按預(yù)先設(shè)定的程序，根據(jù)傳感電路反饋信號(hào)，按正弦脈寬調(diào)制型式(SPWM)控制輸出電壓、頻率的變化來拖動(dòng)負(fù)載，并具有信號(hào)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理、過程自動(dòng)控制、自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我保護(hù)功能。對照現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型體積小、重量輕、安裝使用方便，耐蝕防震性能好，成本低、壽命長、可靠性高。是集功率半導(dǎo)體模塊應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)和先進(jìn)的傳感檢測技術(shù)于一體的智能變頻模塊。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型圖1的俯視圖圖3是本實(shí)用新型的電路組成原理框圖。
圖中1、殼體，2、控制面板，3、控制電路，4、主電路，5、密封填充物，6、功能鍵，7、顯示板，8、輸入接口，9、連接電極，10、IGBT組件，11、DBC陶瓷片，12、基板，13、微處理器，14、轉(zhuǎn)換電路，15、存儲(chǔ)器，16、PWM驅(qū)動(dòng)，17、傳感保護(hù)電路，18、反饋電路，19、通訊口。
具體實(shí)施方式
從圖1、圖2中可以看出，一種智能變頻模塊，其主要包括殼體1、控制面板2、控制電路3、主電路4、密封填充物5?？刂泼姘?包括有功能鍵6、顯示板7、輸入接口8，其可以嵌入在殼體1的上面，也可與殼體1分離使用。
從圖1、圖3中可以看出，控制電路3包括微處理器13、轉(zhuǎn)換電路14、存儲(chǔ)器15、PWM驅(qū)動(dòng)16、傳感保護(hù)電路17、反饋電路18、通訊口19等。上述模塊內(nèi)各電路的工作原理同于通用變頻器的工作原理，屬已有技術(shù)，此不詳述。上述組成以表面安裝方式集中在一塊PCB板上，安裝在殼體1的中部。
本實(shí)用新型主電路4包括連接電極9、IGBT組件10、DBC陶瓷片11、基板12，封裝在殼體1內(nèi)的下部，IGBT組件10上與連接電極9連接，下通過DBC陶瓷片11與基板12焊接在一起。DBC電子陶瓷片11起到電絕緣和熱傳導(dǎo)的作用。殼體1內(nèi)部空腔由密封填充物5填充。控制面板2由內(nèi)藏的電纜與控制電路3連接，控制電路3通過專用的接插件與主電路4連接。連接電極9用于模塊和電源及負(fù)載之間的電連接，基板12主要用于主電路的承載和與外接散熱器的連接，通訊口19用于與外界計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的通訊聯(lián)系。功能鍵6用于微處理器13內(nèi)的程序調(diào)用、參數(shù)輸入和功能調(diào)節(jié)。顯示板7用于顯示輸入輸出的參數(shù)值、模塊及負(fù)載的工作狀態(tài)等。
本實(shí)用新型殼體1由上下兩部分組成，上部用于嵌入控制面板2和封裝控制電路3，下部用于主電路4的封裝，上下兩部分的電連接由專用的接插件連接，機(jī)械聯(lián)接由其所帶的子母卡口和內(nèi)藏的螺絲固定。
本實(shí)用新型模塊的功能主要由嵌入模塊的軟件決定。軟件可以是變頻控制單片機(jī)的專用軟件。
本實(shí)用新型有如下特點(diǎn)
1、將具有一定功能的裝置(如變頻器)集成封裝成一個(gè)模塊，優(yōu)良的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了裝置模塊化、體積小型化的目的。根據(jù)電子積木式模塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)思，應(yīng)用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，先將變頻器裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)成若干單元的模塊，再根據(jù)功率半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)原理將這些單元集成設(shè)計(jì)在一起，包含了大型元器件的結(jié)構(gòu)微型化、微電子化設(shè)計(jì)和IGBT等功率半導(dǎo)體開關(guān)組件的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，信號(hào)傳感的光電、磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)等。
2、在模塊中引入單片機(jī)控制概念，應(yīng)用嵌入式軟件，實(shí)現(xiàn)了模塊智能化的目的。
3、在大功率，多規(guī)格芯片組的高質(zhì)量焊接技術(shù)上，實(shí)施先進(jìn)的“ZKH+H”芯片焊接技術(shù)和超聲波顯微掃描無損檢測技術(shù)?？墒巩a(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率大大提升。計(jì)算機(jī)控制超聲波顯微掃描無損焊接缺陷檢測技術(shù)可在生產(chǎn)現(xiàn)場直觀、快速的檢查焊接及封裝質(zhì)量，可明顯的提高檢測的精確度和速度，適用于批量生產(chǎn)的高質(zhì)量檢驗(yàn)。對于出現(xiàn)問題的產(chǎn)品可快速、準(zhǔn)確的診斷出問題的所在，快速改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝上的缺陷。
4、嵌入式的控制面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可嵌入模塊主體成一體使用，也可移出單獨(dú)使用，與主體的連接通過電纜完成，使模塊即可單獨(dú)使用，也可植入柜體中和其它控制單元聯(lián)機(jī)使用。
5、模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但要考慮性能優(yōu)良，還要著重考慮通用性。該模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在于殼體1的上下兩部分組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上部用于嵌入控制面板2和封裝控制電路3，下部用于主電路4的封裝，上部殼體與封裝不同功率主電路的下部殼體組合，可獲得不同功率的模塊，利于專業(yè)化批量生產(chǎn)。避免了由于電子裝置、設(shè)備種類繁多，功率品種復(fù)雜，要求有眾多的不同電流規(guī)格的模塊與之對應(yīng)，這就迫使模塊生產(chǎn)廠生產(chǎn)大量但相對單個(gè)品種數(shù)量又較小的模塊，占?jí)嘿Y金、庫房，增加生產(chǎn)、管理成本的弊端。這個(gè)設(shè)計(jì)非常有利于模塊的批量生產(chǎn)和降低成本。
權(quán)利要求1.一種智能變頻模塊，其主要包括殼體、控制電路、控制面板、主電路、接口、密封填充物，其特征是控制電路包括有微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及存儲(chǔ)電路、驅(qū)動(dòng)電路、傳感保護(hù)電路、反饋電路、通訊口，控制面板包括有鍵盤、顯示、調(diào)控旋鈕和通訊接口，主電路包括有連接電極、DBC電子陶瓷片、基板、IGBT芯片組件，主電路封裝在模塊底部，IGBT芯片組件通過DBC電子陶瓷片與基板焊接在一起，控制電路將上述電路集成封裝在模塊中部，控制面板在模塊的上部，三部分通過專用的接插件連接，封裝在殼體中，殼體空腔由絕緣密封硅膠和環(huán)氧樹脂填充物填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變頻模塊，其特征是控制面板呈嵌入式結(jié)構(gòu)，其嵌入模塊主體成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變頻模塊，其特征是殼體分上下兩部分，上部嵌入控制面板并封裝控制電路，下部封裝有主電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能變頻模塊，由殼體、控制電路、控制面板、主電路、通訊接口、密封充填物組成。主電路封裝在模塊底部，控制電路將所有電路集成封裝在模塊中部，控制面板在模塊的上部，三部分通過專用的接插件連接，封裝在一個(gè)殼體上?？刂泼姘逯瞥汕度胧浇Y(jié)構(gòu)，可嵌入模塊主體成一體使用。本實(shí)用新型采用模塊化集成設(shè)計(jì)技術(shù)，將變頻及逆變器的主體部分的全部元器件封裝在一個(gè)模塊內(nèi)，軟件系統(tǒng)嵌入到模塊的單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了裝置模塊化、模塊智能化、封裝一體化的目的。用于電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和電源的變換場合，具有體積小、重量輕、安裝使用方便，耐蝕防震性能好，成本低、壽命長、可靠性高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M1/00GK2834007SQ20052008539
公開日2006年11月1日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者乜連波 申請人:乜連波