摘 要

本发明变频装置及其功率扩展方法，公开了一种变频装置及其功率扩展方法，包括：通过母排或线缆相连的滤波单元腔体、功率模块和电控模块。功率模块采用竖直排列型插接结构连接在母排上，滤波单元腔体和功率模块分别设置于电控模块的两侧。变频装置还可以包括两个以上并排设置的功率模块。功率模块进一步包括上下对称、功能可互换的两个子模块作为整流单元或逆变单元，用于单独实现整流或逆变功能，或同时实现整流和逆变功能。该发明能够克服现有变频装置存在的变流单元不够集中、整柜高低压没隔离、EMC性能差的缺陷，同时还能解决现有变频装置存在的功率扩展难或功率扩展范围窄、再设计和生产时间成本、价格成高，市场响应速度慢的技术问题。

背景技术

[0002]随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术正面临一场新革命，也朝着更加“绿色”的方向发展，在电气传动领域，变频调速系统因为其效率高、性能好而成为主流。自“十二五”规划出台以来，节能减排是各行各业发展的关键，在这个大背景之下，各种节能环保产品的应用更加广泛，前景也更加明朗。得益于节能减排、绿色环保等战略的强劲拉动，变频器作为变频调速领域内的重要设备，其产业在未来几年市场应用潜力将非常巨大。

[0003]另外，随着用户需求的进步和多样化，变频器产品的功能在不断完善和增加的同时，集成度和系统化程度也越来越高，并且已经出现某些领域专用的节能变频器产品。变频器的节能原理为:变频器使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出，极大地降低了电机的整体功耗，在节能减排领域有着巨大的独特优势，实现了系统高效运行的目的。

[0004]在工业及民用变频领域，使用在同一领域的变频装置的功率等级划分的相当细致，用户可以根据自己的实际使用情况来选用合适的功率等级，在保证功率余量的情况下同时保证了产品的价格。在竞争日益激烈的工业及民用变频市场，集成厂商需要变频装置有能够快速响应市场要求的方案及产品，同时对变频产品的外形尺寸要求特别严格，体积越小越好。目前，在工业和民用变频市场领域，针对相同产品不同功率等级的变频器装置往往需要重新进行柜体结构设计，方案的可靠性需要重新得到长时间的现场考核和用户认可。这在瞬息万变的工业及民用市场，技术不断更新，对于系列化产品的推广和应用是相当不利的。而在多变的市场条件下，需要同类不同功率等级的产品有快速响应市场需求的能力，才能够率先抢占市场份额，为集成商争取更大的利益。

[0005]在现有技术中，目前应用广泛的技术方案为在变频装置中将变流单元中的整流单元和逆变单元分别设计成一个固定功率等级的模块单元。在整个变频装置的设计过程中，预先设计一个可调功率等级范围，所有主电路器件的设计选型按照最大的功率等级进行，选配所需的整流模块单元和逆变模块单元的数量即可。如客户需要在能可调功率等级范围内的产品，只需要相应的减少逆变单元或者整流单元的数量就能够满足要求。但是，目前针对工业及民用变频装置还存在着变流单元不够集中、整柜高低压没隔离、EMC性能差，功率扩展难或功率扩展范围窄、再设计和生产的时间成本、价格高，响应市场速度慢等诸多问题。(I)变流单元不集中，变流单元没有形成一个或者多个独立的单元，不方便柜体的安装维护，同时会导致整个变频装置的尺寸过大，使得系统不够紧凑，空间利用率低。(2)功率扩展范围太窄，就不能满足客户功率等级的选取及价格要求。(3)控制单元不集中且不通用，维修不方便同时会造成再设计、生产成本增加。(4)不同功率等级的变频器柜内结构布局不一致，导致柜体结构的通用性差，设计工作量大，同时对于新布局的柜内器件使用环境需要重新考核验证，响应市场速度慢。(5)不能灵活进行产品的配置，所选器件的参数放大，造成成本的增加，同时对整个变频系统性能也会有响应的影响。

[0006]在现有技术中，与本发明最相近的技术方案为深圳市四方电气技术有限公司于2010年11月18日申请，并于2011年06月15日公告，公告号为CN201869087U的中国实用新型专利《扩展模块组建安装结构及变频器》。该实用新型专利包括扩展卡托盘以及至少一个扩展卡，每一扩展卡具有外壳和安装在外壳上的扩展模块组件，每一扩展模块组件上设有第一排插，扩展卡托盘上安装有控制主板并设有至少一个扩展卡安装位，每一扩展卡安装位上设有固定扩展卡的外壳的固定结构以及用于与第一排插配合连接的第二排插，第二排插连接到控制主板。该实用新型还提供了一种具有上述安装结构的变频器，通过扩展卡托盘和扩展卡的连接结构，大大提高了变频器功能变换的灵活性和操作的便捷性。但是，该实用新型侧重于对扩展结构的描述，没有涉及到功率模块等具体部件的结构设计，因此依然不能解决现有技术中存在的问题。