一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构的制作方法

1.本实用新型属于空调变频驱动系统元器件技术领域，具体涉及一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构。


背景技术：

2.随着经济发展，楼宇建筑越来越大型化，对中央空调的冷量要求越来越大，而在低压380v电压供电情况下，中央空调需要提供更多的冷量方法有使用功率更大的电机提供更多的冷量，或使用多个电机，但机组价格贵且尺寸大，或使用多相电机提高单位功率输出的冷量，而使用多相电机需要定制相应相数的变频器，系统的通用性较差。
3.现有技术中的变频驱动系统结构主要包含：断路器、输入电抗器、变频器(整流模块，储能模块，逆变模块)和电机，现有技术中通常采用单套整流模块，储能模块和逆变模块，布置形式单一，且故障率高，在大功率输出需求的场合(输出电流超过1000a)，系统整体成本剧增。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，通过多个小电流逆变模块并联提升系统整机的功率输出，减小变频驱动系统成本，能够提高系统配置的灵活性，减小机组尺寸，且在单个逆变模块故障时，其他逆变模块依然可以运行，能够提高系统的容错能力。
5.本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
6.一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，包括断路器、整流模块、储能模块、逆变模块一和逆变模块二，所述断路器的输入端与电网电源相连，输出端与整流模块内的电源输入端子相连；所述整流模块内的直流输出正极端子和直流输出负极端子分别与储能模块的正极和负极相连；所述储能模块的正极分别与并联设置的逆变模块一和逆变模块二内的直流正极输入端子相连，且所述储能模块的正极与逆变模块一之间串联设置有直流电抗器一和熔断器一，所述储能模块的正极与逆变模块二之间串联设置有直流电抗器二和熔断器二，所述储能模块的负极分别与并联设置的逆变模块一和逆变模块二内的直流负极输入端子相连；所述逆变模块一和逆变模块二内的交流输出端子分别通过均流电抗器一和均流电抗器二与电机的输入端相连；
7.所述整流模块、逆变模块一和逆变模块二均与调节板电连接。
8.可选的，所述整流模块包含有并联设置的多个晶闸管，每个晶闸管的门极驱动接口均与晶闸管驱动板相连。
9.可选的，所述储能模块包含有串联设置的多个储能电容，且每个储能电容均并联设置有均压电阻。
10.可选的，所述逆变模块一包含有并联设置的多个igbt模块一，每个igbt模块一均并联设置有对应的吸收电容一，且每个igbt模块一的igbt驱动接口均连接有对应的igbt驱
动板一，每个igbt模块一的交流输出端子均连接有对应的霍尔传感器一。
11.可选的，所述逆变模块二包含有并联设置的多个igbt模块二，每个igbt模块二均并联设置有对应的吸收电容二，且每个igbt模块二的igbt驱动接口均连接有对应的igbt驱动板二，每个igbt模块二的交流输出端子均连接有对应的霍尔传感器二。
12.可选的，所述每个晶闸管的电源输入端子均与断路器对应的输出端子相连，所述每个晶闸管的直流输出正极端子均与储能模块的正极相连，所述每个晶闸管的直流输出负极端子均与储能模块的负极相连。
13.可选的，所述储能模块的正极通过铜排分别与直流电抗器一和直流电抗器二的输入端相连，所述直流电抗器一和直流电抗器二的输出端分别与熔断器一和熔断器二的输入端相连；所述均压电阻跨接于对应储能电容的正极与负极之间。
14.可选的，所述每个igbt模块一的直流正极输入端子均与熔断器一的输出端相连，所述每个igbt模块一的直流负极输入端子均与储能模块的负极相连；所述吸收电容一跨接于对应igbt模块一的直流正极输入端子和直流负极输入端子之间。
15.可选的，所述每个igbt模块二的直流正极输入端子均与熔断器二的输出端相连，所述每个igbt模块二的直流负极输入端子均与储能模块的负极相连；所述吸收电容二跨接于对应igbt模块二的直流正极输入端子和直流负极输入端子之间。
16.可选的，所述调节板具体通过控制线与整流模块内的晶闸管驱动板、逆变模块一内的多个igbt驱动板一和逆变模块二内的多个igbt驱动板二电连接。
17.本实用新型与现有技术相比具有以下主要的优点：
18.1、本实用新型的模块化变频驱动系统布置结构，通过采用多个小电流逆变模块相并联替代传统变频器的单个逆变模块，在提升系统整机功率输出的同时减小了变频驱动系统的成本，且单个逆变模块容量小，性价比高，配置灵活，能够减小机组尺寸；
19.2、通过设置多个逆变模块，既可以无相位差的电机，也可以驱动有相位差的双绕组电机，使驱动系统的应用更加广泛；
20.3、模块化变频驱动系统的容错性能更好，在单个逆变模块故障时可以将其从系统中切除，其他逆变模块依然可以正常运行，对系统整体的影响更小；
21.4、通过设置在电机输入端设置均流电抗器，能够有效抑制环流，使驱动系统更加安全，同时采用一个调节板连接多个逆变器模块，能够提高整个系统的通讯响应速度，系统延时更小。
附图说明
22.图1为本实用新型中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构的示意图；
23.图2为本实用新型实施例一变频驱动系统的电路连接示意图；
24.图3为本实用新型晶闸管的示意图；
25.图4为本实用新型igbt模块的示意图；
26.图5为本实用新型实施例二变频驱动系统的电路连接示意图。
27.图中：1、断路器(qf1)；2、晶闸管(rbr、rbs、rbt)；3、晶闸管驱动板；4、储能电容(c1～cn)；5、rvs均压电阻；6、直流电抗器一(l1)；7、熔断器一(fu1)；8、直流电抗器二(l2)；9、熔断器二(fu2)；10、igbt模块一(iu1、iv1、iw1)；11、吸收电容一(iuc1、ivc1、iwc1)；12、
igbt驱动板一(iuq1、ivq1、iwq1)；13、铜排；14、调节板；15、霍尔传感器一(uct1、vct1、wct1)；16、电机(pm)；17、控制线；18、igbt模块二(iu2、iv2、iw2)；19、吸收电容二(iuc2、ivc2、iwc2)；20、igbt驱动板二(iuq2、ivq2、iwq2)；21、霍尔传感器二(uct2、vct2、wct2)；22、均流电抗器一；23、均流电抗器二；100、整流模块；200、逆变模块一；300、逆变模块二；400、储能模块；101、整流模块一；102、整流模块二；401、储能模块一；402、储能模块二。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
29.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本实用新型的目的。
30.实施例一，本实施例提供了一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，如图1所示，具体包括断路器1、整流模块100、储能模块400、逆变模块一200、逆变模块二300和调节板14。
31.其中，所述断路器1的输入端与电网电源相连，断路器1的输出端与整流模块100内晶闸管2的电源输入端子相连；
32.所述整流模块100内晶闸管2的直流输出正极端子和直流输出负极端子分别与储能模块400的正极和负极相连；
33.所述储能模块400的正极分别与并联设置的逆变模块一200和逆变模块二300内igbt模块的直流正极输入端子相连，且所述储能模块400的正极与逆变模块一200之间串联设置有直流电抗器一6和熔断器一7，所述储能模块400的正极与逆变模块二300之间串联设置有直流电抗器二8和熔断器二9，所述储能模块400的负极分别与并联设置的逆变模块一200和逆变模块二300内igbt模块的直流负极输入端子相连；
34.所述逆变模块一200和逆变模块二300内igbt模块的交流输出端子分别通过均流电抗器一22和均流电抗器二23与电机16的输入端相连；
35.所述调节板14具体通过控制线17与整流模块100内的晶闸管驱动板3、逆变模块一200内的多个igbt驱动板一10和逆变模块二300内的多个igbt驱动板二20电连接。
36.如图2所示：
37.所述整流模块100具体包含三个并联设置的晶闸管2，分别为：晶闸管rbr、rbs、rbt，且三个晶闸管均与晶闸管驱动板3电连接；
38.所述储能模块400具体包含n个串联设置的储能电容4，分别为：储能电容c1～cn，且每个储能电容均并联设置有rvs均压电阻5；
39.所述逆变模块一200具体包含三个并联设置的igbt模块一10，分别为：igbt模块iu1、iv1、iw1，且每个igbt模块一均并联设置有对应的吸收电容一11，每个igbt模块一的igbt驱动接口均与对应的igbt驱动板一12电连接，每个igbt模块一的交流输出端子均与对应的霍尔传感器一15电连接；
40.其中，三个吸收电容一分别为：吸收电容iuc1、ivc1、iwc1；三个igbt驱动板一分别为：igbt驱动板iuq1、ivq1、iwq1；三个霍尔传感器一分别为：霍尔传感器uct1、vct1、wct1；
41.所述逆变模块二300具体包含三个并联设置的igbt模块二18，分别为：igbt模块iu2、iv2、iw2，且每个igbt模块二均并联设置有对应的吸收电容二19，每个igbt模块二的igbt驱动接口均与对应的igbt驱动板二20电连接，每个igbt模块二的交流输出端子均与对应的霍尔传感器二21电连接；
42.其中，三个吸收电容一分别为：吸收电容iuc2、ivc2、iwc2；三个igbt驱动板一分别为：igbt驱动板iuq2、ivq2、iwq2；三个霍尔传感器一分别为：霍尔传感器uct2、vct2、wct2。
43.如图3所示，晶闸管的端子a为电源输入，用于连接断路器的输出端；端子b为直流输出正极，用于连接储能电容的正极；端子c为直流输出负极，用于连接储能电容的负极；k1/g1端口均为晶闸管门极驱动接口，用于连接晶闸管驱动板3。
44.如图4所示，igbt模块的端子p为直流正极输入，用于连接熔断器的输出端；端子n为直流负极输入，用于连接储能电容的负极；端子out为交流输出端子，用于穿过霍尔传感器后连接均流电抗器的输入端；e/g1端口和e/g2端口均为igbt驱动接口，用于连接igbt驱动板。
45.具体元器件连接如下：
46.qf1断路器的输入端与电网电源相连，输出端的三个端子通过铜排分别连接到rbr、rbs、rbt晶闸管的端子a；
47.rbr、rbs、rbt晶闸管的端子b均通过铜排连接到c1～cn储能电容的正极；
48.rbr、rbs、rbt晶闸管的端子c均通过铜排连接到c1～cn储能电容的负极；
49.晶闸管驱动板通过控制线分别与rbr、rbs、rbt晶闸管的门极驱动接口相连接；
50.多个rvs均压电阻分别跨接在c1～cn储能电容的正极与负极之间；
51.c1～cn储能电容的正极通过铜排分别与l1直流电抗器和l2直流电抗器的输入端相连接；
52.c1～cn储能电容的负极通过铜排分别与iu1、iv1、iw1三个igbt模块和iu2、iv2、iw2三个igbt模块的端子n相连接；
53.iu1、iv1、iw1三个igbt模块的igbt驱动接口分别与iuq1、ivq1、iwq1三个igbt驱动板相连接，iu2、iv2、iw2三个igbt模块的igbt驱动接口分别与iuq2、ivq2、iwq2三个igbt驱动板相连接，且igbt驱动板焊盘与igbt驱动接口触头具体采用焊锡焊接；
54.l1直流电抗器的输出端通过铜排与fu1熔断器的输入端连接；
55.l2直流电抗器的输出端通过铜排与fu2熔断器的输入端连接；
56.fu1熔断器的输出端通过铜排分别与iu1、iv1、iw1三个igbt模块的端子p相连接；
57.fu2熔断器的输出端通过铜排分别与iu2、iv2、iw2三个igbt模块的端子p相连接；
58.iuc1、ivc1、iwc1吸收电容一分别跨接在iuq1、ivq1、iwq1三个igbt驱动板的端子p与端子n之间；
59.iuc2、ivc2、iwc2吸收电容二分别跨接在iu2、iv2、iw2三个igbt模块的端子p与端子n之间；
60.iu1、iv1、iw1三个igbt模块的端子out分别穿过uct1、vct1、wct1霍尔传感器后与均流电抗器一的输入端相连；
61.iu2、iv2、iw2三个igbt模块的端子out分别穿过uct2、vct2、wct2霍尔传感器后与均流电抗器二的输入端相连；
62.所述均流电抗器一22和均流电抗器二23的输出端均与pm电机16的输入端相连；
63.调节板14通过控制线17分别与晶闸管驱动板、iuq1、ivq1、iwq1三个igbt驱动板、iuq2、ivq2、iwq2三个igbt驱动板、uct1、vct1、wct1霍尔传感器、uct2、vct2、wct2霍尔传感器相连接。
64.具体工作原理为：
65.本结构分为三个部分：一、公共整流部分、二、公共储能部分、三、逆变部分。
66.一、公共整流部分：整流模块100通过rbr/s/t晶闸管2配置晶闸管驱动板3，并采用三相半控整流，将输入交流电压转化为直流输出电压，上电时半控整流回路控制直流输出电压缓慢上升；
67.二、公共储能部分：储能模块400通过c1～cn储能电容4对直流电压进行滤波并支撑后级逆变模块的工作；
68.三、逆变部分：逆变模块一200和逆变模块二300分别通过多个igbt模块一和igbt模块二配置对应的igbt驱动板组成逆变网络，配合调节板14，将直流电转换为频率可调的交流电，最后输出至pm电机。
69.实施例二，本实施例的原理和技术方案与实施例一基本相同，其不同之处在于：如图5所示，所述整流模块和储能模块均设有两套，整流模块一101和整流模块二102分别通过储能模块一401和储能模块二402与对应的逆变模块一200和逆变模块二300相连接，每套整流模块、储能模块、逆变模块作为一个整体的变频器模块；
70.这也是一种模块化设计，通过多个小变频器模块并联组成大变频器模块，达到降低变频驱动系统成本的目的。
71.进一步的，本技术中涉及的未详细说明部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
72.综上所述：采用本技术的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构：
73.1、本实用新型的模块化变频驱动系统布置结构，通过采用多个小电流逆变模块相并联替代传统变频器的单个逆变模块，在提升系统整机功率输出的同时减小了变频驱动系统的成本，且单个逆变模块容量小，性价比高，配置灵活，能够减小机组尺寸；
74.2、通过设置多个逆变模块，既可以无相位差的电机，也可以驱动有相位差的双绕组电机，使驱动系统的应用更加广泛；
75.3、模块化变频驱动系统的容错性能更好，在单个逆变模块故障时可以将其从系统中切除，其他逆变模块依然可以正常运行，对系统整体的影响更小；
76.4、通过设置在电机输入端设置均流电抗器，能够有效抑制环流，使驱动系统更加安全，同时采用一个调节板连接多个逆变器模块，能够提高整个系统的通讯响应速度，系统延时更小。
77.以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：包括断路器(1)、整流模块(100)、储能模块(400)、逆变模块一(200)和逆变模块二(300)，断路器(1)的输入端与电网电源相连，输出端与整流模块(100)内的电源输入端子相连；整流模块(100)内的直流输出正极端子和直流输出负极端子分别与储能模块(400)的正极和负极相连；储能模块(400)的正极分别与并联设置的逆变模块一(200)和逆变模块二(300)内的直流正极输入端子相连，且储能模块(400)的正极与逆变模块一(200)之间串联设置有直流电抗器一(6)和熔断器一(7)，储能模块(400)的正极与逆变模块二(300)之间串联设置有直流电抗器二(8)和熔断器二(9)，储能模块(400)的负极分别与并联设置的逆变模块一(200)和逆变模块二(300)内的直流负极输入端子相连；逆变模块一(200)和逆变模块二(300)内的交流输出端子分别通过均流电抗器一(22)和均流电抗器二(23)与电机(16)的输入端相连；所述整流模块(100)、逆变模块一(200)和逆变模块二(300)均与调节板(14)电连接。2.根据权利要求1所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：所述整流模块(100)包含有并联设置的多个晶闸管(2)，每个晶闸管(2)的门极驱动接口均与晶闸管驱动板(3)相连。3.根据权利要求1所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：所述储能模块(400)包含有串联设置的多个储能电容(4)，且每个储能电容(4)均并联设置有均压电阻(5)。4.根据权利要求1所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：所述逆变模块一(200)包含有并联设置的多个igbt模块一(10)，每个igbt模块一(10)均并联设置有对应的吸收电容一(11)，且每个igbt模块一(10)的igbt驱动接口均连接有对应的igbt驱动板一(12)，每个igbt模块一(10)的交流输出端子均连接有对应的霍尔传感器一(15)。5.根据权利要求1所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：所述逆变模块二(300)包含有并联设置的多个igbt模块二(18)，每个igbt模块二(18)均并联设置有对应的吸收电容二(19)，且每个igbt模块二(18)的igbt驱动接口均连接有对应的igbt驱动板二(20)，每个igbt模块二(18)的交流输出端子均连接有对应的霍尔传感器二(21)。6.根据权利要求2所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：每个晶闸管(2)的电源输入端子均与断路器(1)对应的输出端子相连，每个晶闸管(2)的直流输出正极端子均与储能模块(400)的正极相连，每个晶闸管(2)的直流输出负极端子均与储能模块(400)的负极相连。7.根据权利要求3所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：储能模块(400)的正极通过铜排(13)分别与直流电抗器一(6)和直流电抗器二(8)的输入端相连，直流电抗器一(6)和直流电抗器二(8)的输出端分别与熔断器一(7)和熔断器二(9)的输入端相连；所述均压电阻(5)跨接于对应储能电容(4)的正极与负极之间。8.根据权利要求4所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：每个igbt模块一(10)的直流正极输入端子均与熔断器一(7)的输出端相连，每个igbt模块一(10)的直流负极输入端子均与储能模块(400)的负极相连；所述吸收电容一(11)跨接于对应igbt模块一(10)的直流正极输入端子和直流负极输入端子之间。
9.根据权利要求5所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：每个igbt模块二(18)的直流正极输入端子均与熔断器二(9)的输出端相连，每个igbt模块二(18)的直流负极输入端子均与储能模块(400)的负极相连；所述吸收电容二(19)跨接于对应igbt模块二(18)的直流正极输入端子和直流负极输入端子之间。10.根据权利要求1所述的一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构，其特征在于：所述调节板(14)具体通过控制线(17)与整流模块(100)内的晶闸管驱动板(3)、逆变模块一(200)内的多个igbt驱动板一(12)和逆变模块二(300)内的多个igbt驱动板二(20)电连接。

技术总结
本实用新型属于空调变频驱动系统元器件技术领域，具体涉及一种中央空调用低成本模块化变频驱动系统布置结构。通过采用多个小电流逆变模块相并联替代传统变频器的单个逆变模块，在提升系统整机功率输出的同时减小了变频驱动系统的成本，且单个逆变模块容量小，性价比高，配置灵活，能够减小机组尺寸；通过设置多个逆变模块，既可以无相位差的电机，也可以驱动有相位差的电机，使驱动系统的应用更加广泛；系统容错性好，在单个逆变模块故障时可以将其从系统中切除，其他逆变模块依然可以正常运行，对系统整体的影响更小；通过设置在电机输入端设置均流电抗器，能够有效抑制环流，使驱动系统更加安全。驱动系统更加安全。驱动系统更加安全。


技术研发人员：仰小平
受保护的技术使用者：麦克维尔空调制冷（武汉）有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/19