[发明专利]具有集成保护和控制部件的板级电动机控制系统

说明书

本公开提供了一种用于选择性地控制从电源到负载的功率的电动机控制系统。电动机控制系统包括至少一个PCB结构，以及安装到至少一个PCB结构上以便与其电耦接的多个保护和控制部件。多个保护和控制部件包括：功率转换器，功率转换器可操作以向负载提供受控输出功率；多个开关设备，多个开关设备可操作以选择性地控制从电源进入功率转换器以及绕过功率转换器的功率流；和一个或多个保护设备，一个或多个保护设备被配置为在故障状况期间选择性地中断从电源到功率转换器的电流流。电动机控制系统还包括壳体，壳体包封至少一个PCB结构和多个保护和控制部件。

背景技术

本发明的实施方案整体涉及电动机控制系统，并且更具体地，涉及具有集成保护和控制部件的板级电动机控制系统。

工业中常使用的执行功率转换的一种类型的系统是可调速驱动器(也称为变频驱动器(VFD))。VFD是一种工业控制设备，其为驱动系统诸如AC感应电动机提供可变频率、可变电压操作。在使用中，VFD通常被设置为电动机控制系统以及整体控制和保护组件的一部分，其包括VFD以及输入/输出熔断器、断开器、断路器或其他保护设备、控制器、滤波器、传感器和旁路组件的布置，该旁路组件包括提供用于控制驱动系统的另选控制路径或机构的旁路接触器和软启动器中的一个或多个。

作为已知电动机控制系统中的一般规则，VFD以及相关联保护和控制设备(通常在图1中表示为部件2)被设置为具有其自身的壳体4的分立部件。分立的封装部件2定位于大型金属外壳6内。部件2的布置固定到外壳6内的支撑件(例如DIN导轨)上，其中在部件2之间提供布线8以在它们之间提供电连接和/或通信。当部件2的整体集合作为一个单元组装时，封装这些部件2所需的外壳6变得非常大且笨重。而且，部件2之间所需的大量布线8会阻碍部件2的可及性，增加安装时间以及由于布线和布线连接而导致的故障的可能性，并且降低电动机控制系统的整体效率。

因此，期望提供一种电动机控制系统，该系统具有最小的占地面积、提高的效率、改善的操作灵活性，以及对多个部件进行共享热管理的能力。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于选择性地控制从电源到负载的功率的电动机控制系统。电动机控制系统包括至少一个印刷电路板(PCB)结构，以及安装到至少一个PCB结构上以便与其电耦接的多个保护和控制部件。多个保护和控制部件包括：功率转换器，功率转换器可操作以向负载提供受控输出功率；多个开关设备，多个开关设备可操作以选择性地控制从电源进入功率转换器以及绕过功率转换器的功率流；以及一个或多个保护设备，一个或多个保护设备被配置为在故障状况期间选择性地中断从电源到功率转换器的电流流。电动机控制系统还包括壳体，壳体包封至少一个PCB结构和多个保护和控制部件。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于选择性地控制从电源到负载的功率的电动机控制系统。电动机控制系统包括：PCB结构，PCB结构包括至少一个衬底和形成于至少一个衬底上的多条导电迹线；以及集成到PCB结构上的电动机开关组件。电动机开关组件还包括：功率转换器，功率转换器可操作以向负载提供受控输出功率；和多个开关设备，多个开关设备可操作以选择性地控制从电源进入功率转换器以及绕过功率转换器的功率流。电动机控制系统还包括控制器，控制器耦接到PCB结构并且被配置为控制功率转换器和多个开关设备的操作。导电迹线在电动机开关组件内形成电连接，并且将电动机开关组件电连接到控制器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种制造用于控制从电源到负载的功率的板级电动机控制系统的方法。方法包括：提供一种PCB结构，PCB结构包括至少一个衬底和形成于至少一个衬底上的多条导电迹线；以及将多个保护和控制部件安装到PCB结构上，其中安装多个保护和控制部件包括：将多个保护和控制部件的相应即插即用部件卡扣到PCB结构上，以及将多个保护和控制部件的相应部件焊接到PCB结构上。方法还包括经由多条导电迹线来电连接多个保护部件和控制部件。

根据以下具体实施方式和附图，本发明的各种其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明