带隔离的印刷电路板动力电池和中压多电池电源制造技术

用于布置在多电池电源(500)中的印刷电路板(PCB)动力电池(100)，包含：具有多个分段外壳(104、106)的外壳组件(102)和定位在外壳组件(102)内的PCB组件(120)，其中，外壳组件(102)和PCB组件(120)被配置为提供支持多电池电源(500)的输出电压的、动力电池(100)的一体化电压隔离。此外，描述了包含带有隔离的PCB动力电池(100)的多电池电源(500)。

Printed circuit boards with isolation power battery and medium voltage multi cell power supply

A printed circuit board (PCB) power battery (100) for a multi battery power supply (500), comprising a shell assembly (102) having a plurality of segmented shells (104, 106) and a PCB component (120) positioned in the shell assembly (102), wherein the shell component (102) and the PCB component (120) are configured to provide an output voltage that supports a multi battery power supply (500). The integrated voltage isolation of the power battery (100). In addition, a multi cell power supply (500) containing an isolated PCB power battery (100) is described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带隔离的印刷电路板动力电池和中压多电池电源相关申请的交叉引用本申请要求在2015年9月11日在美国专利商标局提交的美国临时专利申请第62/217,248号的权益，其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术的各方面主要涉及带隔离的印刷电路板(PCB)动力电池和中压多电池电源。在整个说明书中，术语“驱动器”、“驱动系统”和“电源”可以互换使用。
技术介绍
被配置为控制第一交流(AC)系统和第二AC系统之间的能量流动的电源被用于各种商业和工业应用中。各种电源将能量从第一频率及电压转换成第二频率及电压。例如，电源通常用于AC电机控制和操作系统中。实现这样的电源的一种方式是本文也称为驱动系统的驱动器，例如模块化的中压驱动器，其包含一个或多个动力电池，每个动力电池包含具有中间直流(DC)链路的多个固态转换器。在Hammond的美国第5,625,545号专利中论述了结合这种动力电池的一个示例性系统，该专利的公开内容通过引用整体并入本文。模块化的中压驱动器通常通过在每一相上增加几个串联连接的低电压动力电池来构建，以便实现驱动耦合到模块化中压驱动器的电机所需的期望输出中压。根据例如电动机的类型，驱动输出电压可以在1kV到11kV之间的任何范围内。即使各个动力电池可以包括较低的电压，驱动器的输出中压也可以明显较高。由于各种导电部件与动力电池和驱动系统的部件之间所需的最小间距，输出电压显著高于各个动力电池的电压的情况给中压驱动器的构造造成了很大的问题。通常，驱动系统壳体为金属的，并且每个动力电池壳体的至少部分也是金属的。因此，当动力电池安装在驱动系统机柜中时，需要额外的工作来保持各个动力电池之间以及动力电池与系统机柜之间的适当隔离。这种适当隔离通常要求需要添加到驱动系统的绝缘非导电材料，这价格昂贵，并且进一步增加了驱动器的劳动力成本。因此，本领域需要改进的动力电池和包括动力电池的改进的驱动系统。
技术实现思路
简而言之，本专利技术的各方面涉及带隔离的印刷电路板(PCB)动力电池和模块化中压多电池电源。本专利技术的第一方面提供了一种用于布置在多电池电源中的PCB动力电池，该动力电池包括：外壳组件，该外壳组件包括多分段外壳；以及定位在外壳组件内的PCB组件；其中，外壳组件和PCB组件被配置为提供支持多电池电源的输出电压的、动力电池的一体化电压隔离。本专利技术的第二方面提供了一种多电池电源，用于从源头接收电力并在输出端将电力输送到负载，电源包括多个PCB动力电池，每个动力电池包括外壳组件，外壳组件包括多分段外壳；以及定位在外壳组件内的PCB组件；其中，外壳组件和PCB组件被配置为提供支持多电池电源的输出电压的、动力电池的一体化电压隔离。附图说明图1示出已知的模块化多电池电源的框图。图2示出另一种已知的模块化多电池电源的框图。图3示出根据本专利技术的示例性实施例的带隔离的印刷电路板动力电池的透视图。图4示出根据本专利技术的示例性实施例的带隔离的印刷电路板动力电池的分解透视图。图5示出根据本专利技术的示例性实施例的中压多电池电源的透视图。图6和图7示出根据本专利技术的示例性实施例的印刷电路板动力电池的示例性电路图。图8和图9示出根据本专利技术的示例性实施例的印刷电路板动力电池的另外的示例性电路图。具体实施方式为了便于理解本专利技术的实施例、原理和特征，在下文中参考在说明性实施例中的实施方式来解释它们。具体地，它们在适用于电动机器的印刷电路板(PCB)动力电池和中压多电池电源的情况下进行描述，特别是用于交流(AC)电动机的情况下。然而，本专利技术的实施例不限于在所描述的装置或方法中使用。如本文所使用的，“中电压”为大于约690V且小于约69KV的电压，并且“低电压”为小于约690V的电压。本领域普通技术人员应理解，其他电压电平可以被规定为“中电压”和“低电压”。例如，在一些实施例中，“中电压”可以为在约3kV和约69kV之间的电压，并且“低电压”可以为低于约3kV的电压。下文中描述的组成各种实施例的部件和材料旨在为说明性的而不是限制性的。将执行与本文描述的材料相同或相似的功能的许多合适的部件和材料旨在被包含在本专利技术的实施例的范围内。图1和图2均示出已知的模块化多电池电源10的框图，该模块化多电池电源10从AC源接收三相电力并将电力输送到负载12，例如三相AC电机。如图1所示，多电池电源10包含变压器14、电源电路16和控制器18。变压器14包含激励九个次级绕组的初级绕组，并且电源电路16包含分别可操作地耦合到变压器14的次级绕组的多个PCB动力电池26，本文也简称为动力电池26。由于电源10包括九个次级绕组，并且动力电池26可操作地耦合到每个次级绕组，所以电源10包括九个动力电池26。当然，取决于电源10的类型和/或耦合到电源10的负载12的类型，电源10可以包括多于或少于九个的动力电池26和/或多于或少于九个的次级绕组。动力电池26可以额定用于较低的电压并被配置为向负载12提供中电压输出。具体地，电源电路16的每个输出相位A、B、C由一组串联连接的动力电池26供电。动力电池26的输出在第一相组30、第二相组32和第三相组34中串联耦合。每个相位输出电压为相应相组30、32和34中的动力电池26的输出电压之和。例如，第一相组30包括标记为A1、A2和A3的动力电池26，其中，输出相A的相输出电压为动力电池A1、A2和A3的输出电压之和。输出相B和动力电池B1、B2、B3以及输出相C和动力电池C1、C2、C3也是如此。在这方面，电源电路16使用包括额定为较低电压标准的部件的额定较低电压动力电池26，将中电压输出输送至负载12。每个动力电池26例如经由光纤通信链路耦合到控制器18，该控制器可以使用电流反馈和电压反馈来控制动力电池26的操作。如图2所示，多电池电源10包含三相AC电源20、电源电路16和控制器18。三相AC电源20包含两个二极管电桥，其分别在AC电压侧连接到电源转换器变压器24的次级绕组，并且在DC电压侧串联电连接。提供正、负DC电压总线以用于这些相组的并联连接。电源电路16包含耦合到由电源20创建的DC电压总线的动力电池28。动力电池28例如为额定较低电压并且被配置为向负载12提供中电压输出。尽管负载12可以被示出为在多电池电源10内，但是负载12不是多电池电源10的一部分。相反，负载12与多电池电源10分离并且连接到多电池电源，如在图1中更清楚地示出。电源电路16的每个输出相位A、B、C由一组串联连接的动力电池28(也参考输出相位A、B、C标记为A1-A4、B1-B4和C1-C4)馈送。动力电池28在第一相组30、第二相组32和第三相组34中串联耦合。每个相输出电压为先前参考图1所述的相组30、32和34中的动力电池28的输出电压之和。电源电路16使用包括额定为较低电压标准的部件的额定较低电压的动力电池28将中电压输出输送至负载12。每个动力电池28例如经由光纤通信链路耦合到控制器18，控制器18可以使用电流反馈和电压反馈来控制动力电池28的操作。需注意，在图1和图2中，在每个相组30、32、34中的动力电池26、28的数量可以在2和12之间，以提供负载12所需要的不同中电压输出。如前所述，在图1的实施例中，变压器14的次级绕组的数量与动力电池26的数量匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于布置在多电池电源(500)中的印刷电路板(PCB)动力电池(100)，包括：包括多分段外壳的外壳组件(102)；以及定位在所述外壳组件(102)内的PCB组件(120)；其中，所述外壳组件(102)和所述PCB组件(120)被配置为提供支持所述多电池电源(500)的输出电压的、所述动力电池(100)的一体化电压隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 US 62/217,2481.一种用于布置在多电池电源(500)中的印刷电路板(PCB)动力电池(100)，包括：包括多分段外壳的外壳组件(102)；以及定位在所述外壳组件(102)内的PCB组件(120)；其中，所述外壳组件(102)和所述PCB组件(120)被配置为提供支持所述多电池电源(500)的输出电压的、所述动力电池(100)的一体化电压隔离。2.根据权利要求1所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述外壳组件(102)包括非导电材料。3.根据权利要求1或2所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述多分段外壳的分段(104、106)各自包括非导电材料。4.根据权利要求1、2或3所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述非导电材料包括玻璃纤维增强塑料材料。5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述多分段外壳的分段(104、106)各自为包括玻璃纤维增强塑料材料的一件式模制部件。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述多电池电源(500)的输出电压为至少11kV，并且所述动力电池(100)的一体化电压隔离包括至少11kV的隔离电压。7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，其中，所述动力电池(100)的额定电压小于3kV。8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，还包括：通过单独的叠层总线(116、118)耦合到所述PCB组件(120)的三相AC输入端(130)和单相AC输出端(140)。9.根据权利要求8所述的用于布置在多电池电源(500)中的PCB动力电池(100)，还包括：能操作地耦合到所述三相AC输入端(130)的多个输入熔断器(132)；以及能操作地耦合到所述单相输出端(140)的旁路机构(142)，其中，所述多个输入熔断器(132)和所述旁路机构(142)被定位在所述外壳组件(102)的外部。10.一种多电池电源(500)，用于接收来自源头的电力并在输出端将电力输送到负载，所述电源(500)包括：包括多个印刷电路板(PCB)动力电池(100)的电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜勒纳赛尔·阿布达拉，小约翰·B·巴利茨基，爱德华·艾伦·奇斯曼，利维乌·米哈拉凯，爱德华·A·诺瓦克，穆库尔·拉斯托基，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE