用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)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(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/676，585的非臨時(shí)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明總體上涉及電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，并且更具體地涉及在例如焊接系統(tǒng)、等離子切割機(jī)等電力電子設(shè)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(jī)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(dòng)機(jī)型發(fā)電機(jī)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(dá)進(jìn)一步的電力轉(zhuǎn)換電路。該進(jìn)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(fù)載的不同的直流電形式或交流電。在焊機(jī)和等離子切割機(jī)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(shí)用性和多功能性。
[0005]在采用整流器的系統(tǒng)中，在適當(dāng)?shù)胤庋b整流器構(gòu)件方面存在挑戰(zhàn)。在汽車(chē)應(yīng)用中，例如，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，該交流電通過(guò)集成在交流發(fā)電機(jī)本身中的二極管模塊轉(zhuǎn)換成直流電。在工業(yè)設(shè)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(lèi)型的設(shè)備。此外，這些布置可要求針對(duì)發(fā)電構(gòu)件、電路封裝等的特定設(shè)計(jì)，這可能增加組裝所需的附加成本和時(shí)間。另外，這些設(shè)計(jì)中的某些設(shè)計(jì)對(duì)于給定的應(yīng)用不夠魯棒，特別是對(duì)于可動(dòng)設(shè)備，該可動(dòng)設(shè)備因此受到環(huán)境影響或者可能受到振動(dòng)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)電機(jī)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種設(shè)計(jì)成響應(yīng)于這些需求的交流波形整流器設(shè)計(jì)的新方法。根據(jù)某些實(shí)施例，一種用于電力轉(zhuǎn)換電路的整流器模塊包括傳導(dǎo)殼體，該傳導(dǎo)殼體具有多個(gè)凹部，所述傳導(dǎo)殼體配置成在工作中處于交流輸入電位。至少一個(gè)高側(cè)二極管和至少一個(gè)低側(cè)二極管設(shè)置在所述凹部中，并且在操作中通過(guò)傳導(dǎo)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(dǎo)支承結(jié)構(gòu)。提供至少一個(gè)整流器模塊，所述整流器模塊包括具有多個(gè)凹部的傳導(dǎo)殼體。所述傳導(dǎo)殼體配置成在工作中處于交流輸入電位。至少一個(gè)高側(cè)二極管和至少一個(gè)低側(cè)二極管設(shè)置在凹部中，并且在操作中通過(guò)傳導(dǎo)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(gè)凹部的傳導(dǎo)殼體。所述傳導(dǎo)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(shuō)明】
[0009]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，會(huì)更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)附圖中，附圖中相同的附圖標(biāo)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(yīng)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(yīng)用中設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)電機(jī)的速度的示例性邏輯；
[0018]圖9A和圖9B是類(lèi)似的流程圖，圖示了用于發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)電機(jī)的速度控制的邏輯；以及
[0019]圖1OA和圖1OB是類(lèi)似的流程圖，圖示了用于另一個(gè)示例性應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制的邏輯。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且參見(jiàn)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(lèi)似應(yīng)用提供電力。圖示實(shí)施例中的電源12包括發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)電機(jī)組14，該發(fā)電機(jī)組自身包括內(nèi)燃機(jī)16和發(fā)電機(jī)18。內(nèi)燃機(jī)16可以為任何合適的類(lèi)型，例如汽油機(jī)或柴油機(jī)，并且一般具有適合應(yīng)用中期望的電力輸出的尺寸。發(fā)動(dòng)機(jī)將具有特別適合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)18的尺寸，以產(chǎn)生一種或多種形式的輸出電力。在預(yù)期的申請(qǐng)中，發(fā)電機(jī)18被卷繞以用于產(chǎn)生多種類(lèi)型的輸出電力，例如焊接電力，以及用于照明、動(dòng)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(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)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(jī)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(fù)載或應(yīng)用所需的形式。在圖示的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)18產(chǎn)生應(yīng)用于電力調(diào)制電路20的三相電力。然而，在某些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生單相電力。電力調(diào)制電路包括接收進(jìn)線電力的構(gòu)件、轉(zhuǎn)換成直流形式的構(gòu)件，以及進(jìn)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(shuō)明電力調(diào)制電路20。
[0022]發(fā)動(dòng)機(jī)16、發(fā)電機(jī)18和電力調(diào)制電路20都聯(lián)接到總體上由附圖標(biāo)記22圖示的控制電路。實(shí)際上，控制電路22可以包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)際的電路，以及配置成監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電力調(diào)制電路的操作以及具體應(yīng)用中的某些負(fù)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(kāi)以單獨(dú)地控制發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電力調(diào)制電路。然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，這些分開(kāi)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(yīng)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(cè)或讀取系統(tǒng)操作的參數(shù)。在焊接應(yīng)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(gè)或多個(gè)處理器和支承存儲(chǔ)器。然后，根據(jù)操作者的選擇，控制電路將通過(guò)處理器來(lái)實(shí)施存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的特定控制方案。這種存儲(chǔ)器也可存儲(chǔ)操作期間的臨時(shí)參數(shù)，例如以便于反饋控制。
[0023]圖1中還示出用于焊接應(yīng)用的可選的送絲機(jī)26。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，這種送絲機(jī)通常在氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)工藝(通常被稱(chēng)為熔化極惰性氣體保護(hù)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(shí)候)和保護(hù)氣體一起從送絲機(jī)饋送到焊炬28。然而，在其他應(yīng)用中，也可不需要送絲機(jī)，例如通常被稱(chēng)為鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)和焊條焊接的工藝。然而，在所有這些工藝中，在一些點(diǎn)處，電極30用于完成穿過(guò)工件32和工件夾34