礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置的製作方法
2023-05-29 01:18:01
專利名稱：礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電氣傳動與控制領域，具體涉及一種礦用隔爆兼本質安全型變頻 調速裝置。
背景技術：
隨著我國煤炭生產自動化程度的不斷提高，礦用變頻器在煤礦井下採、掘、運等機 械設備和井上通、壓、排、提等四大件的調速應用中發揮了良好的調速性能和節能降耗的作 用。現有技術中的礦用變頻器具有如下優點1)能解決大功率電機高精度的轉矩控制；2) 能實現大功率電機的軟起、軟停及其過程控制；3)多機聯動時的功率平衡；4)四象限運行 時的再生制動和能量回饋，節能減排力)淨化環境，安全生產；6)延長設備使用壽命。但也 存在以下缺陷1)為解決高次諧波的電網幹擾問題而增加的輸入電抗器和濾波器，專門置 於一個隔爆殼體裡，變頻器櫃置於另一隔爆殼體內。由於櫃體數量的增加，給現場的安裝， 接線帶來很多不便。並且，兩個殼體之間必須用電纜連接走線，這樣不利於高次諧波的消 除；2)均採用正弦波脈寬調製，所用器件是IGBT器件，經過交-直-交變換後，變頻器輸出 不是完全的正弦波形，而且有3次以上的諧波。如圖1所示，P和N分別是整流後的正負輸 出端，VDl VD6是IGBT器件。其中，VD1、VD 4串聯，組成U相；VD2、VD5串聯，組成V相， VD3、VD6串聯，組成W相。U、V、W三相再並聯起來，分別加到整流出來的正負輸出端P和N 上。其工作過程為VD1、VD4通斷，產生U相，VD2、VD5通斷，產生V相，VD3、VD6通斷，產生 W相。上下半橋交替導通，輸出電平只有+Ud和-Ud兩種。輸出波形中所含有的高次諧波勢 必增加電機的鐵損和銅損，當變頻器在低速運行的時候，普通電機往往會由於絕緣級別低， 自冷電機冷卻能力下降造成電機過熱，而造成導致燒壞電機的情況。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種易於安裝、不會 造成電機過熱損壞、增加電機使用壽命的礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是礦用隔爆兼本質安全型變頻調 速裝置，包括殼體、變頻器、濾波電抗器、進出線，其特徵在於所述殼體由一屏蔽板分隔為 變頻器腔體、濾波電抗器腔體；所述變頻器、濾波電抗器分別置於變頻器腔體、濾波電抗器 腔體內；所述變頻器、濾波電抗器、進出線之間，均使用銅排進行連接。優選的，所述變頻器包括有三電平逆變器單相的逆變電路；所述三電平逆變器單 相的逆變電路包括第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4、 第一續流二極體Vl、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續流二極體V4、第一鉗位 二極體V5、第二鉗位二極體V6、兩個電容Ed ；所述第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4依次 串聯在一起；所述第一續流二極體VI、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續流二 極管V4分別並聯到所述第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4上；所述第一鉗位二極體V5、第二鉗位二極體V6串聯後，所述第一鉗位二極體V5的 正極接所述第一續流二極體Vl與第二續流二極體V2的連接點，所述第二鉗位二極體V6的 負極接所述第三續流二極體V3與第四續流二極體V4的連接點；所述兩個電容Ed串聯後連接兩輸出正負端P、N。優選的，所述第一續流二極體VI、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續 流二極體V4、第一鉗位二極體V5、第二鉗位二極體V6具有相同的功率和相同的耐壓等級。優選的，所述第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件 S4 為 GTO、IGBT 或 IGCT 管。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是由於它將變頻器和濾波電抗器安裝 於一個殼體內，且兩個腔體只留有銅排走線的孔洞以及進行了特殊的屏蔽處理，既有利於 高次諧波的消除，又便於安裝；它包括有三電平逆變器單相的逆變電路，其輸出多了一個輸 出電平，可以使du/dt降低一半，從而使輸出電壓諧波減小，電動機的溫度大大降低，輸出 波形更好，在低速運行時，不會導致電機過熱而燒毀電機，增加其使用壽命，並且無需增添 其他的散熱設備或改用變頻電機，降低了成本。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的三電平逆變器單相的逆變電路原理圖；圖3是現有技術的結構示意圖。圖中標記為1、殼體；11、變頻器腔體；12、濾波電抗器腔體；2、變頻器；3、濾波電抗器；4、進出 線；5、屏蔽板。
具體實施方式
以下結合附圖實施例，對本實用新型做進一步描述如圖1、2所示，礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，包括殼體1、變頻器2、濾波 電抗器3、進出線4，所述殼體1由屏蔽板5分隔為變頻器腔體11、濾波電抗器腔體12 ；所述 變頻器2、濾波電抗器3分別置於變頻器腔體11、濾波電抗器腔體12內；所述變頻器2、濾 波電抗器3、進出線4之間，均使用銅排進行連接；所述變頻器2包括有三電平逆變器單相的逆變電路；所述三電平逆變器單相的逆 變電路包括第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4、第一續 流二極體VI、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續流二極體V4、第一鉗位二極體 V5、第二鉗位二極體V6、兩個電容Ed ；所述第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4依次 串聯在一起；所述第一續流二極體VI、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續流二 極管V4分別並聯到所述第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器 件S4上；所述第一鉗位二極體V5、第二鉗位二極體V6串聯後，所述第一鉗位二極體V5的 正極接所述第一續流二極體Vl與第二續流二極體V2的連接點，所述第二鉗位二極體V6的 負極接所述第三續流二極體V3與第四續流二極體V4的連接點；[0020]所述兩個電容Ed串聯後連接兩輸出正負端P、N。所述第一續流二極體VI、第二續流二極體V2、第三續流二極體V3、第四續流二極 管V4、第一鉗位二極體V5、第二鉗位二極體V6具有相同的功率和相同的耐壓等級；所述第 一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4為GTO、IGBT或IGCT管。本實用新型工作原理和工作過程如下如圖1、2所示，將變頻器2和濾波電抗器3安裝於殼體1的兩個由屏蔽板5屏蔽 處理的變頻器腔體11、濾波電抗器腔體12內，且變頻器腔體11、濾波電抗器腔體12之間只 留有銅排走線的孔洞。既有利於高次諧波的消除，又便於安裝；通過對三電平逆變器單相的逆變電路中的第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第 三逆變器件S3、第四逆變器件S4的開通和關斷來進行控制，來達到輸出三種不同的電平。 即，當第一逆變器件Si、第二逆變器件S2開通時，在輸出端P、N輸出+Ed的電壓；當第二逆 變器件S2、第三逆變器件S3開通時，在輸出端P、N輸出的電壓為0;當第三逆變器件S3、第 四逆變器件S4開通時，在輸出端P、N輸出-Ed的電壓。由此，本實用新型的變頻器可以叫 做三電平變頻器。對第一逆變器件Si、第二逆變器件S2、第三逆變器件S3、第四逆變器件S4的開通 時間進行控制，則能近似的輸出需要的正弦可調的電壓來驅動電機。由於輸出多了一個輸 出電平，就可以使du/dt降低一半，從而使輸出電壓諧波減小，電動機的溫度大大降低，輸 出波形更好。在低速運行時，不會導致電機過熱而燒毀電機。無需增添其他的散熱設備或 改用變頻電機。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非是對本實用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同 變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實 質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本實用新型技術方案的保 護範圍。
權利要求1.礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，包括殼體(1)、變頻器O)、濾波電抗器(3)、 進出線G)，其特徵在於，所述殼體⑴由一屏蔽板(5)分隔為變頻器腔體(11)、濾波電抗 器腔體(1 ；所述變頻器O)、濾波電抗器C3)分別置於變頻器腔體(11)、濾波電抗器腔體 (12)內；所述變頻器O)、濾波電抗器(3)、進出線(4)之間，均使用銅排進行連接。
2.如權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，其特徵在於，所述變頻 器( 包括有三電平逆變器單相的逆變電路；所述三電平逆變器單相的逆變電路包括第一 逆變器件(Si)、第二逆變器件(S》、第三逆變器件(S； )、第四逆變器件(S4)、第一續流二極 管(Vl)、第二續流二極體(M)、第三續流二極體(V； )、第四續流二極體(V4)、第一鉗位二極 管(V5)、第二鉗位二極體(V6)、兩個電容(Ed)；所述第一逆變器件(Si)、第二逆變器件(S2)、第三逆變器件(S3)、第四逆變器件(S4) 依次串聯在一起；所述第一續流二極體(VI)、第二續流二極體(V2)、第三續流二極體(V3)、 第四續流二極體(V4)分別並聯到所述第一逆變器件(Si)、第二逆變器件(S2)、第三逆變器 件(S3)、第四逆變器件(S4)上；所述第一鉗位二極體(％)與第二鉗位二極體(V6)串聯， 所述第一鉗位二極體(^)的正極接所述第一續流二極體(Vl)與第二續流二極體(V2)的 連接點，所述第二鉗位二極體(V6)的負極接所述第三續流二極體(V； )與第四續流二極體 (V4)的連接點；所述兩個電容(Ed)串聯後連接兩輸出正負端(P、N)。
3.如權利要求2所述的礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，其特徵在於，所述第一 續流二極體(Vl)、第二續流二極體(M)、第三續流二極體(V； )、第四續流二極體(V4)、第一 鉗位二極體(V5)、第二鉗位二極體(V6)具有相同的功率和相同的耐壓等級。
4.如權利要求3所述的礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，其特徵在於，所述第一 逆變器件(Si)、第二逆變器件(S2)、第三逆變器件(S3)、第四逆變器件(S4)為GT0、IGBT或 IGCT 管。
專利摘要礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置，包括殼體、變頻器、濾波電抗器、進出線，殼體由屏蔽板分隔為變頻器腔體、濾波電抗器腔體；變頻器、濾波電抗器分別置於變頻器腔體、濾波電抗器腔體內；變頻器、濾波電抗器、進出線之間，均使用銅排進行連接；變頻器包括有三電平逆變器單相的逆變電路其優點是由於它將變頻器和濾波電抗器安裝於一個殼體內，利於高次諧波的消除，便於安裝；它包括有三電平逆變器單相的逆變電路，多一個輸出電平，可以使du/dt降低一半，從而使輸出電壓諧波減小，電動機的溫度大大降低，輸出波形更好，在低速運行時，不會導致電機過熱而燒毀電機，增加其使用壽命，且無需增添其他的散熱設備或改用變頻電機，降低了成本。
文檔編號H02H7/08GK201887722SQ20102062800
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者劉勝燕, 劉霞, 司偉, 司志國, 王宏毅, 郭睿 申請人:山東先河悅新機電股份有限公司