一種變頻裝置的製作方法
2023-10-23 09:49:27 1
專利名稱：一種變頻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測控領域，具體來說，是一種不需用變壓器即可直接接入1140V 電壓的變頻裝置。
技術背景 變頻器的技術原理是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要採用交一直一交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、 電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻調速能夠應用在絕大部分的電機拖動場合，由於它能提供精確的速度控制， 因此可以方便地控制機械傳動的上升、下降和變速運行。變頻應用可以大大地提高工藝的高效性(變速不依賴於機械部分)，同時可以比原來的定速運行電機更加節能。應用變頻調速技術具有節電和改進工藝控制水平的雙重好處，既可以緩解能源緊張、減少溫室氣體排放，符合我國建設節約型社會的基本國策，也有助於提高產品質量、推動工業技術進步。變頻器高達20% -60%的節電效果，更有助於提高企業產品的競爭力。被廣泛應用於印刷、工具機、塑料、製藥、造紙、紡織、印染、食品、橡膠、油田、礦山、冶金、鋼鐵、化工、水處理、風機水泵等領域。在國家倡導建設節約型社會的大好形勢下，煤礦行業變頻器改造的步伐將越來越快。變頻器在煤礦帶式輸送機、礦井提升絞車、乳化液泵站、主風扇、綜採設備、中央瓦斯抽放泵的應用將全面開展，但是我國的煤礦電網採用的是1140V供電，目前國內外還沒有這種1140V供電的井下專用變頻器，均是由ABB、三菱等公司380V電壓等級通用變頻器改造而成的，即通常的做法是附加一臺變壓器，將1140V電壓降為380V後使用。由於受到技術壁壘、再開發能力等條件限制，國內改造的這些著名品牌變頻器雖然有著良好的特點，但畢竟這些通用變頻器在設計時並未考慮到井下的特點，在實際使用時均出現壽命短、故障率高等問題。同時附加的變壓器也加大了採煤機的尺寸，佔用了井下珍貴的隧道空間，增加了隧道掘進成本。
發明內容本實用新型為解決上述技術問題，提出一種適應煤礦井下作業，且滿足對縮小採煤機尺寸的要求的1140V變頻裝置。—種變頻裝置，包括逆變CPU控制模塊、電源模塊、檢測模塊、投切接口後驅模塊與逆變接口後驅模塊組成的控制部分，以及由逆變IGBT功率模塊、投切IGBT模塊、整流模塊與電容器組成的主迴路部分。其中，整流模塊用於將外部電網所提供的工頻交流電整流為直流電。電容器用於存儲並平滑整流模塊整流後直流電。逆變IGBT功率模塊用於將電容器存儲的直流電轉變成接近正弦波的三相交流電進行輸出。投切IGBT模塊用於將電容器的電壓經由制動電阻
3消耗掉。電源模塊用於為逆變CPU控制模塊、電源模塊、檢測模塊、投切接口後驅模塊與逆變接口後驅模塊供電。所述電源模塊輸出8路直流電源，其中6路直流電源用來供給逆變 CPU控制模塊，1路直流電源供給逆變接口後驅模塊及投切接口後驅模塊，1路直流電源用來供給檢測模塊。逆變CPU控制模塊用於向逆變接口後驅模塊以及投切接口後驅模塊發送控制信號。逆變接口後驅模塊用於將接收到的三電平脈衝寬度調製信號轉變為觸發信號， 觸發逆變IGBT功率模塊打開和關斷。投切接口後驅模塊用於控制投切IGBT模塊的開啟與關閉。檢測模塊用於對主迴路部分中電容器兩端的電壓及逆變IGBT功率模塊中輸出的三相交流電進行實時檢測，並將檢測到的電壓信號與電流信號發送給逆變CPU控制模塊。本實用新型的優點在於1、本實用新型不需用變壓器可直接接入1140V電壓；2、本實用新型操作簡單、功能簡單、體積小，且全負載工作時間長；3、本實用新型在工作中更加安全、穩定、可靠。
[0013]圖1是本實用新型結構框圖；[0014]圖2是本實用新型整體安裝結構框圖。[0015]圖中[0016]1-逆變CPU控制2-電源模塊3-檢測模塊4-投切接口後驅模塊[0017]模塊[0018]5-逆變接口後驅6-逆變IGBT功7-投切IGBT模塊8-整流模塊[0019]模塊率模塊[0020]9-電容器10-水冷板11-第一託板12-第二託板[0021]13-第三託板14--支撐柱15-疊層母排
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型一種變頻器，包括由逆變CPU控制模塊1、電源模塊2、檢測模塊3、投切接口後驅模塊4與逆變接口後驅模塊5組成的控制部分，以及由逆變IGBT功率模塊6、投切 IGBT模塊7、整流模塊8與電容器9組成的主迴路部分，如圖1所示。主迴路部分中，整流模塊8為三相橋式不可控整流器，用來將外部電網所提供的工頻交流電進行整流得到直流電，通過電容器9將整流模塊8整流後的直流電進行存儲並平滑。逆變IGBT功率模塊6用來將電容器9存儲的直流電轉變成接近正弦波的三相交流電輸出。在電容器9電壓升高至危險值時，通過投切IGBT模塊7將電容器9的電壓經由制動電阻消耗掉，降低電容器9過高的電壓，保護主迴路部分中各個模塊不被過壓擊穿。控制模塊中，控制電源2用來為控制部分提供交流220V輸入，可輸出8路直流電源，其中有6路直流電源用來供給逆變CPU控制模塊1，1路直流電源用來供給逆變接口後驅模塊5及投切接口後驅模塊4，1路直流電源用來供給檢測模塊3 ；[0028]逆變CPU控制模塊1為中央控制器，用來向逆變接口後驅模塊5發送三電平 PWM(脈衝寬度調製)信號，逆變接口後驅模塊5將接收到三電平PWM(脈衝寬度調製)信號轉變為能夠驅動逆變IGBT功率模塊6打開和關斷的觸發信號，從而實現逆變IGBT功率模塊6的輸出控制。逆變CPU控制模塊1還向投切接口後驅模塊4發送控制信號，通過投切接口後驅模塊4控制投切IGBT模塊7的開啟與關閉。檢測模塊3對主迴路部分中電容器9兩端的電壓及逆變IGBT功率模塊6中輸出的三相交流電進行實時檢測，並將檢測到的電壓信號與電流信號發送給逆變CPU控制模塊1， 逆變CPU控制模塊1根據接收到的電壓信號與電流信號判斷電容器9兩端及逆變IGBT功率模塊6是否存在短路、過壓或欠壓的情況。若檢測到短路、過壓或欠壓的情況，則立即控制逆變接口後驅模塊5關斷逆變IGBT功率模塊6的輸出，從而實現對主迴路部分的保護。所述逆變接口後驅模塊5在觸發逆變IGBT功率模塊6打開和關斷的同時，還對逆變IGBT功率模塊6進行檢測，若檢測到逆變IGBT功率模塊6出現短路、過壓或欠壓的情況， 則立即關斷逆變IGBT功率模塊6的輸出，並向逆變CPU控制模塊1發送報警信號。由此實現對逆變IGBT功率模塊6的保護。通過檢測模塊3與逆變接口後驅模塊5實現了對變頻器的雙重保護，使變頻器在工作中更加安全、穩定、可靠。通過本實用新型變頻裝置，實現不需用變壓器即可直接接入1140V電壓。上述逆變IGBT功率模塊6為三項橋式逆變器，採用同等級的逆變器中體積最小的 BSM75GB170DN2，由此減小的變頻器的整體體積。由於電解電容容值和電壓的關係，電解電容在大容值和電壓下需要多個串並聯才能直流電的存儲，且各個電容的一致性需要得到保證，這給篩選增加了難度；由此為了克服上述問題，本實用新型中電容器9採用薄膜電容，且薄膜電容體積可根據需要進行調整，由此大大的減小了變頻裝置的整體體積。為了進一步減小本實用新型變頻裝置的整體體積，因此主迴路部分與控制部分間採用層疊安裝，如圖2所示，其中將主迴路部分安裝在水冷板10上，在主迴路部分上方設置有第一託板11，第一託板11通過支撐柱14與水冷板10固連，第一託板11上安裝有投切接口後驅模塊4與逆變接口後驅模塊5，第一託板11上方設置有第二託板12，第二託板12 通過鐵柱14與第一託板11固連，第二託板12上安裝有電源模塊2。第二託板11上方設置有第三託板13，第三託板11通過支撐柱14與第二託板12固連，第三託板13上安裝有逆變 CPU控制模塊1、檢測模塊3，在第一託板11與主迴路部分之間還安裝有疊層母排15，通過疊層母排15實現主迴路部分與投切接口後驅模塊4、逆變接口後驅模塊5間的連接。疊層母排15與主迴路間緊密安裝，減少主迴路部分自身的幹擾。通過支撐柱14安裝在水冷板 10上，通過水冷板10可以主迴路部分工作時發出的熱量吸收，保證主迴路部分正常工作， 並且對各個託板起到支撐作用。本實用新型中支撐柱選用鐵柱。所述疊層母排15為多個導流銅排層疊連接形成一個整體，本實施例中採用三個導流銅排層疊連接形成疊層母排15，通過疊層母排15可增加變頻裝置的抗震性和安裝的便捷性。
權利要求1.一種變頻裝置，其特徵在於包括用於將外部電網所提供的工頻交流電整流為直流電的整流模塊；用於存儲並平滑整流模塊整流後直流電的電容器；用於將電容器存儲的直流電轉變成接近正弦波的三相交流電進行輸出的逆變IGBT功率模塊；用於將電容器的電壓經由制動電阻消耗掉的投切IGBT模塊；用於為逆變CPU控制模塊、檢測模塊、投切接口後驅模塊與逆變接口後驅模塊供電的電源模塊；用於向逆變接口後驅模塊以及投切接口後驅模塊發送控制信號的逆變CPU控制模塊；用於將接收到的三電平脈衝寬度調製信號轉變為觸發信號，觸發逆變IGBT功率模塊打開和關斷的逆變接口後驅模塊；用於控制投切IGBT模塊的開啟與關閉的投切接口後驅模塊；用於對主迴路部分中電容器兩端的電壓及逆變IGBT功率模塊中輸出的三相交流電進行實時檢測的檢測模塊，檢測到的電壓信號與電流信號發送給逆變CPU控制模塊。
2.如權利要求1所述一種變頻裝置，其特徵在於所述逆變接口後驅模塊對逆變IGBT 功率模塊進行檢測，若檢測到逆變IGBT功率模塊出現短路、過壓或欠壓的情況，則關斷逆變IGBT功率模塊，並向逆變CPU控制模塊發送報警信號。
3.如權利要求1所述一種變頻裝置，其特徵在於所述電源模塊輸出8路直流電源，其中6路直流電源用來供給逆變CPU控制模塊，1路直流電源供給逆變接口後驅模塊及投切接口後驅模塊，1路直流電源用來供給檢測模塊。
4.如權利要求1所述一種變頻裝置，其特徵在於所述逆變CPU控制模塊向逆變接口後驅模塊發送三電平脈衝寬度調製信號。
專利摘要本實用新型公開了一種變頻裝置，屬於測控領域，包括由逆變CPU控制模塊、電源模塊、檢測模塊、投切接口後驅模塊與逆變接口後驅模塊組成的控制部分，以及由逆變IGBT功率模塊、投切IGBT模塊、整流模塊與電容器組成的主迴路部分。其中，電容器用來存儲整流模塊整流後的直流電，並由逆變IGBT功率模塊將轉變成接近正弦波的三相交流電輸出。控制部分中逆變CPU控制模塊向逆變接口後驅模塊、投切接口後驅發送控制信號，從而對逆變IGBT功率模塊、投切IGBT模塊的開啟與關斷進行控制，並且通過投切IGBT模塊來消耗電容器產生的過高電壓。本實用新型的優點在於操作簡單、功能簡單、體積小，且全負載工作時間長，不需用變壓器可直接接入1140V電壓。
文檔編號H02M5/458GK202135065SQ20112019429
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者張磊 申請人:北京康拓科技有限公司