[發明專利]具有集成保護和控制部件的模塊化板級電動機控制系統

在審

• 申請號: 201911124321.1
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN111193459A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: K·M·伍德利;J·P·厄普豪斯;T·熊;A·D·德利馬特
• 申請（專利權）人: 伊頓智能動力有限公司
• 主分類號: H02P27/00
• 分類號: H02P27/00;H02P27/06
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 胡強

本發明題為“具有集成保護和控制部件的模塊化板級電動機控制系統”。本發明提供了一種用于選擇性地控制從電源到負載的功率的電動機控制系統，其包括PCB結構和功率轉換器，功率轉換器附連到PCB結構，PCB結構可操作以向負載提供受控輸出功率。電動機控制系統也包括安裝到至少一個PCB結構以便與其電耦接的獨立保護和控制模塊，獨立保護和控制模塊還包括：包括多個開關設備的前端開關單元，多個開關設備可操作以選擇性地中斷和控制從電源到功率轉換器以及到繞過功率轉換器的旁路路徑的功率流；以及定位于前端開關單元的下游并且包括多個開關設備的后端開關單元，多個開關設備可操作以選擇性地中斷從功率轉換器和旁路路徑到負載的功率流。

背景技術

本發明的實施方案整體涉及電動機控制系統，并且更具體地，涉及具有集成保護和控制部件的板級電動機控制系統。

工業中常使用的執行功率轉換的一種類型的系統是可調速驅動器(也稱為變頻驅動器(VFD))。VFD是一種工業控制設備，其為驅動系統諸如AC感應電動機提供可變頻率、可變電壓操作。在使用中，VFD通常被設置為電動機控制系統以及整體控制和保護組件的一部分，其包括VFD以及輸入/輸出熔斷器、斷開器、斷路器或其他保護設備、控制器、濾波器、傳感器和旁路組件的布置，該旁路組件包括提供用于控制驅動系統的另選控制路徑或機構的旁路接觸器和軟啟動器中的一者或多者。

作為已知電動機控制系統中的一般規則，VFD以及相關聯保護和控制設備被設置為具有其自身的殼體的分立部件。分立的封裝部件定位于大型金屬外殼中并且固定到外殼內的支撐件(例如DIN導軌)上，其中在部件之間提供布線以在它們之間提供電連接和/或通信。當部件的整體集合作為單元組裝時，封裝這些部件所需的外殼變得非常大且笨重。而且，部件之間所需的大量布線會阻礙對部件的可及性，增加安裝時間以及由于布線和布線連接而導致的故障的可能性，并且減小電動機控制系統的整體效率。

因此，期望提供一種電動機控制系統，其具有最小的占地面積、減小的部件計數、增加的效率、以及改善的操作靈活性。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種用于選擇性地控制從電源到負載的功率的電動機控制系統包括：至少一個印刷電路板(PCB)結構；以及功率轉換器，該功率轉換器附連到至少一個PCB結構以便與其電耦接，該功率轉換器可操作以向負載提供受控輸出功率。電動機控制系統也包括安裝到至少一個PCB結構以便與其電耦接的獨立保護和控制模塊，該獨立保護和控制模塊還包括：前端開關單元，該前端開關單元包括多個開關設備，這些多個開關設備可操作以選擇性地中斷和控制從電源到功率轉換器以及到繞過功率轉換器的旁路路徑的功率流；以及后端開關單元，該后端開關單元定位于前端開關單元的下游并且包括多個開關設備，這些多個開關設備可操作以選擇性地中斷從功率轉換器和旁路路徑到負載的功率流。

根據本發明的另一個方面，提供了一種獨立板級保護和控制設備，其可與功率轉換器一起操作以提供選擇性控制從電源到負載的功率的電動機控制系統。板級保護和控制設備包括：旁路路徑、定位于旁路路徑的第一端處并且從電源接收功率的前端開關單元，以及定位于旁路路徑的第二端處的前端開關單元的下游的后端開關單元。前端開關單元包括多個開關設備，這些多個開關設備可操作以選擇性地控制從電源到功率轉換器以及到旁路路徑的功率流。后端開關單元包括多個開關設備，這些多個開關設備可操作以選擇性地控制從功率轉換器和旁路路徑到負載的功率流。前端開關單元、后端開關單元和旁路路徑在與功率轉換器一起操作時向功率轉換器提供旁路功能和短路保護。

根據以下具體實施方式和附圖，本發明的各種其他特征和優點將變得顯而易見。

附圖說明

附圖示出了目前預期用于執行本發明的優選的實施方案。

在附圖中：

圖1是根據本發明的實施方案的板級電動機控制系統的框圖。

圖2是根據本發明的實施方案的圖1的板級電動機控制系統的前視圖。