一種用於排鋸機上的一體化變頻器的製作方法

2023-09-18 16:06:20 2

專利名稱：一種用於排鋸機上的一體化變頻器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於變頻器技術領域，涉及一種用於排鋸機上的一體化變頻器。
背景技術：
排鋸機，作為一種石材加工行業的專用設備，相比於傳統的切割方法和設備，具有明顯的加工速度快、產品質量高的優勢，因此，被廣泛應用於各類大理石等石材加工領域。長期以來，排鋸機對石材的加工都採用工頻電源控制，但這樣使用的弊端也顯而易見:首先，採用工頻電源啟動，瞬間大電流對電機和電網造成很大的衝擊，電機的使用壽命縮短。其次，設備運行在工頻頻率，無法調整轉速，容易在石材板件的切割中，尤其在石材的開始和結束加工時段造成其損壞，嚴重影響加工效率和質量。最後，雖然大部分企業會採用串電阻調試，但仍然無法實現平滑調速，會造成石材表面形成波浪紋，而且若將電機制動產生的再生電能消耗在電阻上，會造成電能的極大浪費，成本也會隨之上升。隨著電力電子行業的迅猛發展，變頻器憑藉其高效的變頻調速控制技術，優良的節能降耗理念，已逐漸成為工控領域不可或缺的重要設備。尤其針對石材加工行業，隨著變頻器在其行業上的普遍推廣和使用，安全、高效、實用性已成為衡量變頻器的重要性能指標。
發明內容本實用新型的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種能使得電源啟動時對電機和電網的衝擊小且能對電機進行調速的用於排鋸機上的一體化變頻器。本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現:一種用於排鋸機上的一體化變頻器，連接在排鋸機的輸入電源和電機之間，其特徵在於:該一體化變頻器包括三相橋式整流電路、充電迴路電路、濾波電路一、逆變電路一、主控板、隔離驅動板/電源板和與主控板連接的人機交換界面，所述的三相橋式整流電路具有與輸入電源連接的輸入端R端、S端和T端，所述的逆變電路一具有與電機連接的輸出端U端、V端和W端，所述的三相橋式整流電路、充電迴路電路、濾波電路一和逆變電路一依次電連接，所述的主控板通過隔離驅動板/電源板與上述的逆變電路一電連接。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的充電迴路電路由充電電阻和接觸器一併聯連接而組成。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的濾波電路一由四組結構相同的濾波單元構成，每組濾波單元由一個電容C和電阻R並聯而成，其中兩組濾波單元串聯連接後形成的電路與另外兩組濾波單元串聯連接後形成的電路並聯設置。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的逆變電路一包括三組結構相同且並聯設置的逆變單元，每組逆變單元由結構相同的逆變子單元一和逆變子單元二串聯而成，逆變子單元一包括相互並聯連接的電晶體IGBT-1和二極體D1，二極體Dl的負極與電晶體IGBT-1的集電極連接，二極體Dl的正極與電晶體IGBT-1的發射極連接，逆變子單元二包括相互並聯連接的電晶體IGBT-2和二極體D2，二極體D2的負極與電晶體IGBT-2的集電極連接，二極體D2的正極與電晶體IGBT-2的發射極連接，電晶體IGBT-1的發射極與電晶體IGBT-2的集電極連接，電晶體IGBT-2的門極與上述的隔離驅動板/電源板連接，上述的輸出端U端、V端和W端分別由三組逆變單元中的逆變子單元一和逆變子單元二之間引出。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的一體化變頻器上具有直流母線的負極端DC-和正極端DC+，上述濾波電路一的兩輸出端分別通過上述的負極端DC-和正極端DC+與逆變電路一的兩輸入端連接。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的一體化變頻器上還設有電能回饋電路，電能回饋電路包括濾波電路二、逆變電路二和與上述主控板連接的隔離驅動板，所述的濾波電路二具有兩輸入端且其中一端通過接觸器二與上述的直流母線的正極端DC+連接，另一端與上述直流母線的負極端DC-連接，濾波電路二的輸出端與逆變電路二連接，所述的逆變電路二與隔離驅動板連接且其上引出分別與上述的R端、S端和T端連接的三個輸出端。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的逆變電路二的三個輸出端分別與上述的R端、S端和T端之間連接有電抗器。電抗器加在三相輸出端上，目的是防止諧波幹擾和減小漏電流。在上述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器中，所述的隔離驅動板包括與上述主控板連接的驅動電路二和檢測電路二，上述的每組逆變單元中的電晶體IGBT-2的門極與驅動電路二連接，上述逆變電路二的三個輸出端與檢測電路二連接。與現有技術相比，本用於排鋸機上的一體化變頻器具有如下幾個優點:1、可以實現電機的軟啟動，減小瞬間大電流對電機的衝擊以及消除對電網的巨大波動；2、可以通過調節變頻器參數來實現主電機，左右移動電機、上下進給電機及冷卻供水電機的平滑調速，提升排鋸機整體工作效率；3、變頻器的過壓、過流、過載、短路等多重保護功能及遠程監控功能，從而使得電機運行的穩定性、可靠性得到保證；4、電能回饋電路將電機產生的電能通過反饋再加到變頻器的輸入端，加裝電抗器，避免了諧波汙染，使得功率因數大幅提升，實現了電能的高效利用率。

圖1是本實用新型中的主電氣連接圖。圖2是本實用新型中電能回饋電路的電氣連接圖。圖3是本實用新型的電氣連接結構示意圖。圖中，1、三相橋式整流電路；2、充電迴路電路；3、濾波電路一 ；4、逆變電路一 ；5、接觸器二 ；6、濾波電路二 ；7、逆變電路二。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型並不限於這些實施例。如圖1、2和3所示，本用於排鋸機上的一體化變頻器連接在排鋸機的輸入電源和電機之間，包括三相橋式整流電路1、充電迴路電路2、濾波電路一 3、直流母線的負極端DC-和正極端DC+、逆變電路一4、主控板、隔離驅動板/電源板、與主控板連接的人機交換界面以及電能回饋電路。三相橋式整流電路1、充電迴路電路2、濾波電路一 3和逆變電路一4依次電連接，主控板通過隔離驅動板/電源板與上述的逆變電路一 4電連接，濾波電路一3的兩輸出端分別通過負極端DC-和正極端DC+與逆變電路一 4的兩輸入端連接。三相橋式整流電路I具有與輸入電源連接的輸入端R端、S端和T端，三相橋式整流電路I用於將工頻交流電整流為脈動的直流電，供下級電路使用。充電迴路電路2由充電電阻和接觸器一併聯連接而組成。充電電阻用於在上電瞬間給濾波單元中的電容C充電，起到對衝擊電流的抑制和緩衝作用，充電完畢後，接觸器一會繼而吸合，將充電電阻短路，完成變頻器的上電。濾波電路一 3由四組結構相同的濾波單元構成，每組濾波單元由一個電容C和電阻R並聯而成，其中兩組濾波單元串聯連接後形成的電路與另外兩組濾波單元串聯連接後形成的電路並聯設置。電容C為大容量電解電容，負責將脈動的直流電變得平滑，消除尖峰電流。逆變電路一 4包括三組結構相同且並聯設置的逆變單元，每組逆變單元由結構相同的逆變子單元一和逆變子單元二串聯而成，逆變子單元一包括相互並聯連接的電晶體IGBT-1和二極體D1，二極體Dl的負極與電晶體IGBT-1的集電極連接，二極體Dl的正極與電晶體IGBT-1的發射極連接，逆變子單元二包括相互並聯連接的電晶體IGBT-2和二極體D2，二極體D2的負極與電晶體IGBT-2的集電極連接，二極體D2的正極與電晶體IGBT-2的發射極連接，電晶體IGBT-1的發射極與電晶體IGBT-2的集電極連接，電晶體IGBT-2的門極與上述的隔離驅動板/電源板連接，三組逆變單元中的逆變子單元一和逆變子單元二之間分別引出與電機連接的輸出端U端、V端和W端。逆變電路一 4主要完成直流電轉變為大小和頻率可調的交流電這一過程。隔離驅動板/電源板上設有開關電源電路一和與開關電源電路一電連接的驅動電路一、檢測電路一，主控板分別與驅動電路一、檢測電路一和開關電源電路一電連接且能通過驅動電路一控制上述的逆變電路工作。檢測電路一主要通過其上的運算放大器及輔助電路對採樣電阻進行信號的放大和比較，從而實現多項保護功能。驅動電路一通過主控晶片和輔助電路輸出相應的SPWM脈衝，從而控制IGBT門極的開關速率，最終達到調節輸出電壓和輸出頻率的目的。檢測電路一主要通過運算放大器及輔助電路對採樣電阻進行信號的放大和比較，實現多項保護功能。電能回饋電路包括濾波電路二 6、逆變電路二 7和與主控板連接的隔離驅動板，濾波電路二 6具有兩輸入端且其中一端通過接觸器二 5與直流母線的正極端DC+連接，另一端與直流母線的負極端DC-連接，濾波電路二 6的輸出端與逆變電路二 7連接，逆變電路二7與隔離驅動板連接且其上引出分別與R端、S端和T端連接的三個輸出端且這三個輸出端與R端、S端和T端之間分別連接有電抗器。隔離驅動板包括與主控板連接的驅動電路二和檢測電路二，每組逆變單元中的電晶體IGBT-2的門極與驅動電路二連接，逆變電路二 7的三個輸出端與檢測電路二連接，檢測電路二用於對三個輸出端上的電壓、電流的檢測。逆變電路二 7主要負責將回饋至母線處的直流電轉換為交流電送至電網端；濾波電路二 6用來對脈動的直流電進行濾波，使其變的平緩和穩定。當電源輸入三相橋式整流電路I後，三相橋式整流電路I通過六個二極體的整流作用，將交流電轉換為脈動的直流電，再通過充電電阻給大容量電容C充電，電解電容C開始進行儲能，待充電完成後，接觸器一接收到主控板的吸合信號，將充電電阻短路，此時，便完成變頻器的上電動作。之後，濾波電路一 3對直流電進行平波，逆變電路一 4將直流電轉換為大小和頻率可調的交流電輸出。當電機工作在發電狀態時，電機產生的電能通過逆變電路二 7回饋到直流母線處，當直流母線的電壓超過能量回饋的內部設定值時，其隔離驅動板開始工作，發送接觸器二 5吸合信號，主迴路接通，之後濾波電路二 6對脈動的直流電進行濾波，使其變得平滑，消除雜波幹擾，隔離驅動板控制驅動電路二發送逆變電路二 7的驅動信號，實現逆變電路二 7的門極開通和關斷速率的控制，最終完成工頻三相交流輸出。其內部檢測電路二完成其過流、過壓、過載、短路等保護和報警功能。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
權利要求1.一種用於排鋸機上的一體化變頻器，連接在排鋸機的輸入電源和電機之間，其特徵在於:該一體化變頻器包括三相橋式整流電路(I)、充電迴路電路(2)、濾波電路一(3)、逆變電路一(4)、主控板、隔離驅動板/電源板和與主控板連接的人機交換界面，所述的三相橋式整流電路(I)具有與輸入電源連接的輸入端R端、S端和T端，所述的逆變電路一(4)具有與電機連接的輸出端U端、V端和W端，所述的三相橋式整流電路(I)、充電迴路電路(2 )、濾波電路一(3)和逆變電路一(4)依次電連接，所述的主控板通過隔離驅動板/電源板與上述的逆變電路一(4)電連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的充電迴路電路(2)由充電電阻和接觸器一併聯連接而組成。
3.根據權利要求2所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的濾波電路一(3)由四組結構相同的濾波單元構成，每組濾波單元由一個電容C和電阻R並聯而成，其中兩組濾波單元串聯連接後形成的電路與另外兩組濾波單元串聯連接後形成的電路並聯設置。
4.根據權利要求2或3所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的逆變電路一(4)包括三組結構相同且並聯設置的逆變單元，每組逆變單元由結構相同的逆變子單元一和逆變子單元二串聯而成，逆變子單元一包括相互並聯連接的電晶體IGBT-1和二極體D1，二極體Dl的負極與電晶體IGBT-1的集電極連接，二極體Dl的正極與電晶體IGBT-1的發射極連接，逆變子單元二包括相互並聯連接的電晶體IGBT-2和二極體D2，二極體D2的負極與電晶體IGBT-2的集電極連接，二極體D2的正極與電晶體IGBT-2的發射極連接，電晶體IGBT-1的發射極與電晶體IGBT-2的集電極連接，電晶體IGBT-2的門極與上述的隔離驅動板/電源板連接，上述的輸出端U端、V端和W端分別由三組逆變單元中的逆變子單元一和逆變子單元二之間引出。
5.根據權利要求4所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的一體化變頻器上具有直流母線的負極端DC-和正極端DC+，上述濾波電路一(3)的兩輸出端分別通過上述的負極端DC-和正極端DC+與逆變電路一(4)的兩輸入端連接。
6.根據權利要求5所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的一體化變頻器上還設有電能回饋電路，電能回饋電路包括濾波電路二(6)、逆變電路二(7)和與上述主控板連接的隔離驅動板，所述的濾波電路二(6)具有兩輸入端且其中一端通過接觸器二(5)與上述的直流母線的正極端DC+連接，另一端與上述直流母線的負極端DC-連接，濾波電路二(6)的輸出端與逆變電路二(7)連接，所述的逆變電路二(7)與隔離驅動板連接且其上引出分別與上述的R端、S端和T端連接的三個輸出端。
7.根據權利要求6所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的逆變電路二(7)的三個輸出端分別與上述的R端、S端和T端之間連接有電抗器。
8.根據權利要求7所述的一種用於排鋸機上的一體化變頻器，其特徵在於，所述的隔離驅動板包括與上述主控板連接的驅動電路二和檢測電路二，上述的每組逆變單元中的電晶體IGBT-2的門極與驅動電路二連接，上述逆變電路二(7)的三個輸出端與檢測電路二連接。
專利摘要本實用新型提供了一種用於排鋸機上的一體化變頻器，屬於變頻器技術領域。它解決了現有的排鋸機啟動時對電機和電網電流衝擊大的問題。本用於排鋸機上的一體化變頻器連接在排鋸機的輸入電源和電機之間，該一體化變頻器包括三相橋式整流電路、充電迴路電路、濾波電路一、逆變電路一、主控板、隔離驅動板/電源板和與主控板連接的人機交換界面，三相橋式整流電路具有與輸入電源連接的輸入端R端、S端和T端，逆變電路一具有與電機連接的輸出端U端、V端和W端，三相橋式整流電路、充電迴路電路、濾波電路一和逆變電路一依次電連接，主控板通過隔離驅動板/電源板與逆變電路一電連接。本變頻器具有能減小啟動時的電流衝擊及能對電機進行調速的優點。
文檔編號H02M5/458GK203056982SQ20122069429
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者黃萬攀, 馮天順, 江挺 申請人:台州富凌電氣有限公司