专利名称：微型逆变器及其与电机一体化驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由直流供电驱动三相交流异步电机的微型逆变器，及其和三相交流异步电机相结合的一体化驱动装置，本装置可以直接运用于铁路内燃机车辅助风机以及由风力发电提供电源的小型电动设备。
背景技术：
目前，铁路内燃机车的辅助风机基本都是使用直流电机，由机车上的原直流电源供电。以及许多由风力发电提供电源的小型电动设备也基本都是使用直流电机。由于直流电机的机械整流器的固有缺点，这种方式存在的问题是检修工作量大，检修任务繁重。
虽然曾经发现在国外有类似的电机和逆变器结合在一起的装置，但是由于其逆变器体积较大(约占电机体积的1/4)，逆变器必须安装在电机的非驱动端，占据较大的安装空间。其结果是不能够灵活地直接取代原直流电机，需要在安装结构和安装空间上重新调整。
随着电力电子技术和变流技术的发展，目前涌现出很多微型器件和先进的控制技术。现在我们可以设计出体积很微型的逆变器，使得在现场只需要简单拆除原先的直流电机，就可以在原位置直接安装一体化设计的微型逆变器和三相交流异步电动机。这种替换概念简单、经济、实用，其核心是微型逆变器的制造技术。采用多层PCB(印刷电路板)、大量表贴微型电子元器件、IPM(智能功率模块)和目前最先进的微型DSP(数字信号处理器)，代表着目前变流技术发展的新水平。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种只有电机的接线盒那样大小的微型逆变器，直接安装在三相异步电机原先的接线盒所在的位置并实现电连接，使得电机和逆变器一体化后的装置在外形尺寸上能够不超出原直流电机的外形尺寸。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的一种微型逆变器，其结构为包括一块具有大量表贴微型电子元器件的多层PCB(印刷电路板)，一块面积大小与其相等的集成了全部所需电路的IPM(智能功率模块)且通过螺钉组件将多层PCB固定在IPM模块上，并使之实现电连接。所述的微型逆变器被装在三相异步电动机的接线盒位置上，并与三相异步电机实现电连接，构成一种由直流电源驱动的微型逆变器与三相异步电动机一体化的驱动装置。所述的微型逆变器中的IPM模块集成了两点式主电路，包含所有用于控制该驱动装置的开关器件及驱动和保护电路。所述的微型逆变器中的PCB多层印刷电路板，具有五路隔离电源、信号处理电路、主控DSP及其外围电路，脉冲隔离和一个突波电容，输入接口P、N两个端子分别接入直流电源DC+、DC-，输出接口U、V、W三个端子直接接入三相异步电机，控制电路则通过1～19个端子直接控制IPM。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是可以有效地解决目前使用直流电机存在的检修工作量大，检修任务繁重的问题，具有很大的经济实用性。
本实用新型提供了五幅附图，其中图1是本实用新型的总体构造图。
图2是本实用新型的接线图。
图3是微型逆变器的构造图。
图4是微型逆变器主电路原理图。
图5是微型逆变器的PCB制版图。
图4为本实用新型的说明书附图。
图中1、三相异步电动机 2、微形逆变器 3、三相异步电机的接线盒4、螺钉组件 5、PCB多层印刷电路板 6、IPM智能功率模块具体实施方式
如图所示，在图1中，微型逆变器2安装在三相异步电动机1的接线座位置，直接安装在电机机壳上并利用电机的机壳散热。一体化的微型逆变器和三相异步电动机可以直接取代原直流电机使用，由原直流电源供电，DC+、DC-两个接线端子布置在3处。
在图2中，整个一体化装置只需要接入原先的直流电源。
在图3中，采用了成熟的两点式主电路结构。主电路的所有开关器件及其驱动和保护电路全部集成在一个IPM模块内部。
在图4中，所有必需的控制电路全部集成在一块和IPM基本等同面积和形状的PCB多层印刷电路板5上，通过螺钉组件4直接安装在IPM6的表面。这样，一个IPM模块和一块PCB控制电路板就组成了满足需要的微逆变器。
图5的PCB制版其外形尺寸和所使用的IPM的上表面尺寸一致，该PCB板上提供了五路隔离电源、信号处理电路、主控DSP及其外围电路、脉冲隔离电路等和一个突波电容，直接安装在IPM表面。输入接口只有P、N两个端子，分别接入直流电源DC+、DC-。输出接口U、V、W三个端子直接连接在三相异步电动机上。控制电路通过“1，2，3，……19”端子直接控制IPM。
本实用新型的由微型逆变器和三相异步电机构成的一体化装置，可以直接取代原直流电机使用，由原直流电源供电。微型逆变器安装在电机的接线座位置，直接安装在电机机壳上并利用电机的机壳散热，具有极小的体积和极紧凑的设计。逆变器的主电路和控制电源取自同一直流电源，控制电源在空间非常有限的情况下提供了五路隔离电源。在智能控制方面，控制软件具有自动启停、故障自动恢复等智能运行功能，并有随输入直流电压的降低自动进行变频运行的功能。同时整个装置还满足了内燃机车的装车环境要求或者风力发电场所的环境要求，具有良好的运行可靠性和安全性。对电源电压适应范围、电磁兼容、抗震、防尘、防潮等方面也能适应较高的要求。
权利要求1.一种微型逆变器，其特征在于包括一块具有大量表贴微型电子元器件的多层PCB印刷电路板(5)，一块面积大小与前者相等的集成了全部所需电路的IPM智能功率模块(6)且通过螺钉组件(4)将多层PCB固定在IPM模块上并使之电连接。
2.根据权利要求1所述的一种逆变器，其特征还在于将前述微型逆变器(2)装在三相异步电动机的接线盒(3)位置上使之电连接，构成一种由直流电源驱动的微型逆变器与三相异步电动机(1)一体化的驱动装置。
3.根据权利要求1所述的微型逆变器，其特征在于所述的IPM模块集成了两点式主电路，包含了所有用于控制该驱动装置的开关器件及驱动和保护电路。
4.根据权利要求1所述的一种微型逆变器，其特征在于所述的PCB多层印刷电路板，具有五路隔离电源、信号处理电路，主控DSP及其外围电路，脉冲隔离电路和一个突波电容，输入接口P、N两个端子分别接入直流电源DC+，DC-，输出接口U、V、W三个端子直接接入三相异步电机，控制电路则通过1～19个端子直接控制IPM。
专利摘要一种微型逆变器及其和三相交流异步电机结合的一体化驱动装置，其特征在于该微型逆变器由一块具有大量表贴微型电子元器件的多层PCB(印刷电路板)和与其面积相等的集成了全部所需电路的IPM(智能功率模块)组成，以及将该逆变器直接安装在电机机壳的接线盒位置，由原直流电源供电，利用机壳散热，使用IPM作为微型逆变器主电路的平台，控制电路直接安装在IPM表面，使该一体化驱动装置可以直接取代原直流电机使用，可以直接运用于铁路内燃机车辅助风机以及由风力提供电源的小型电动设备。
文档编号H02M7/48GK2696197SQ20042004252
公开日2005年4月27日 申请日期2004年4月6日 优先权日2004年4月6日
发明者车向中, 耿标, 谢步明, 马惠春, 曹建堂 申请人:谢步明