一種組合式四象限煤礦防爆變頻器的製造方法
2023-05-03 02:04:46
一種組合式四象限煤礦防爆變頻器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種組合式四象限煤礦防爆變頻器，包括一組由濾波單元、預充電單元、整流功率單元、高壓直流支撐電容組、整流控制單元、整流顯示/鍵盤及整流PWM驅動單元組成的整流器；至少一組由逆變功率單元、逆變控制單元、逆變顯示/鍵盤及逆變PWM驅動單元組成的逆變器；所述逆變功率單元的輸入端與整流器的高壓直流支撐電容組並聯，輸出端與負載電連接，所述逆變顯示/鍵盤通過逆變控制單元及逆變PWM驅動單元與逆變功率單元電連接；所述整流器的功率大於等於所述各組逆變器的功率總和。相對於現有變頻器組合方式電機發電狀態要將電能回饋給電網相比，減少了線路損耗，因此更加節能。
【專利說明】一種組合式四象限煤礦防爆變頻器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變頻器，尤其涉及一種組合式四象限煤礦防爆變頻器。
【背景技術】
[0002]變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。
[0003]四象限變頻器的出現滿足了各種工業應用需求，特別適用在起重提升設備等大慣量位能負載，設備的轉動慣量GD較大，屬反覆短時連續工作制，從高速到低速的減速降幅較大，制動時間又較短，又要強力制動效果的場合或者需要長時重載電氣制動的場合。
[0004]目前，當在某些場合需要多臺電機工作時，則須使用相同數量的變頻器，即相同數量的整流器和相同數量的逆變器來控制電機。
[0005]傳統組合變頻器就是簡單的採用多個上述變頻器進行組合，這種簡單的變頻器組合方式雖然可以使用，但是由於每臺變頻器都要包括相應組成單元和模塊，經濟性較差，而且這種結構還存在結構臃腫，所佔空間較大的問題。此外，當需要多臺電機協同工作時，由於不同變頻器距離較遠，之間的通訊信號可能會由於其傳輸線較長而受到幹擾。並且每個整流器產生的直線母線電壓反饋到電網，造成了電能的浪費。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種成本相對低廉、結構緊湊、體積較小、更節能且有效減少各變頻器之間通訊的電磁幹擾的組合式四象限煤礦防爆變頻器。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是:一種組合式四象限煤礦防爆變頻器，其特徵在於:包括
一組由濾波單元、預充電單元、整流功率單元、高壓直流支撐電容組、整流控制單元、整流顯示/鍵盤及整流PWM驅動單元組成的整流器；所述濾波單元的輸入端與電網電壓電連接，輸出端經預充電單元與整流功率單元電連接，所述整流顯示/鍵盤通過整流控制單元及整流PWM驅動單元與整流功率單元電連接；
至少一組由逆變功率單元、逆變控制單元、逆變顯示/鍵盤及逆變PWM驅動單元組成的逆變器；
所述逆變功率單元的輸入端與整流器的高壓直流支撐電容組並聯，輸出端與負載電連接，所述逆變顯示/鍵盤通過逆變控制單元及逆變PWM驅動單元與逆變功率單元電連接；所述整流器的功率大於等於所述各組逆變器的功率總和。[0008]上述的組合式四象限煤礦防爆變頻器，所述逆變器設置兩組，分別與整流器並聯。
[0009]上述的組合式四象限煤礦防爆變頻器，所述逆變器設置三組，分別與整流器並聯。
[0010]本發明組合式四象限煤礦防爆變頻器的優點是:
I)成本降低。多個(二個或二個以上)變頻器不需要相應數量的整流器和相應數量的逆變器，而只採用一個功率可滿足條件的整流器和相應數量的逆變器組合。較於現有組合方式，本發明至少節省了一個濾波單元(一般採用LCL)、一個預充電單元(包括預充電電阻、接觸器)、一個整流控制單元(主控板、整流功率接口板、開關電源)、一個整流功率單元(IGBT)、一個PWM驅動單元(驅動電路板、門極板)、一組高壓直流支撐電容單元(電容組、直流母排)和一塊整流顯示/鍵盤；此外，若一個整流器和多個逆變器設計在同一櫃體內，則至少可節省一個散熱裝置。雖然由於整流器功率要求的提高，會相應對以上組件的要求更高,但整體來看,採用本發明仍大大降低了成本,經濟性能明顯提高。
[0011]2)結構緊湊。由於整流器組件的減少，結構更加緊湊，所佔空間更小。
[0012]3)節能。四象限變頻器有兩種工作狀態:電動和發電狀態。當各電機工作在不同狀態時，處於發電狀態的電機可將電能回饋給高壓直流支撐電容，處於電動狀態的電機可從所述電容中直接取電。相對於現有變頻器組合方式電機發電狀態要將電能回饋給電網相t匕，減少了線路損耗，因此更加節能。
[0013]4)電磁幹擾降低。本發明將多個逆變器設計在同一櫃體內，當需要多個電機協同工作時，其通訊信號線路更短，電磁幹擾降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為傳統組合變頻器電路結構原理圖；
圖2為傳統單個變頻器正面結構示意圖；
圖3為傳統單個變頻器側面結構示意圖；
圖4為本發明電路結構原理圖；
圖5為本發明單個變頻器正面結構示意圖；
圖6為本發明單個變頻器側面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明；
如圖1所示，為傳統變頻器的電路結構原理圖。其中，電路結構原理圖包括:一個四象限變頻器包括整流器和逆變器，所述整流器包括一個濾波單元2 (—般採用LCL，即電抗器-交流濾波電容-電抗器)、一個預充電單元3 (包括預充電電阻、接觸器)、一個整流控制單元8 (主控板、整流功率接口板、開關電源)、一個整流功率單元(IGBT)4、一個整流PWM驅動單元10 (驅動電路板、門極板)、一組高壓支撐電容單元5 (電容組、直流母排)和一塊整流顯示/鍵盤9等構成；所述逆變器包括一個逆變控制單元11 (主控板、逆變功率接口板、開關電源)、一個逆變功率單元(IGBT) 6、一個逆變PWM驅動單元13 (驅動電路板、門極板)和一塊逆變顯示/鍵盤12等構成；其中，電機7與逆變功率單元(IGBT)6電連接。此外，還包括整流功率單元和逆變功率單元共用的散熱裝置(如散熱器、熱管等)。其中整流功率接口板和逆變功率接口板統稱功率接口板，功率接口板包括電流檢測、電壓檢測、溫度檢測等檢測功能，以及過流、過壓、過溫、過載等保護功能。
[0016]如圖2、3所示，為傳統組合變頻器中單個變頻器的正面及側面結構圖。包括如下元器件:第一輸入電抗器1，交流濾波電容2，第二輸入電抗器3，接觸器4，預充電電阻5，三相輸入銅排6，整流PWM驅動板7，整流門極板8和IGBT，高壓直流支撐電容組9，直流母排10，整流側功率接口板11，整流主控板12，整流顯示/鍵盤13，整流開關電源14，逆變開關電源15，逆變顯示/鍵盤16，逆變主控板17，逆變功率接口板18，逆變門極板19和IGBT，逆變PWM驅動板20，三相輸出銅排21，散熱裝置22。
[0017]傳統組合變頻器中單個變頻器的結構示意圖如圖2所示。圖2中，輸入濾波單元由第一輸入電抗器I，交流濾波電容2和第二輸入電抗器3構成；預充電單兀由接觸器4和預充電電阻5構成；整流控制單元由整流側功率接口板11，整流主控板12和整流開關電源14構成；整流功率單元和PWM驅動單元由整流PWM驅動板7，整流門極板8和IGBT構成；高壓支撐電容單元由高壓直流支撐電容組9和直流母排10構成。逆變控制單元由逆變開關電源15、逆變主控板17和逆變功率接口板18構成；逆變功率單元和驅動單元由逆變門極板19和IGBT及逆變PWM驅動板20構成。
[0018]如圖4所示，一種組合式四象限煤礦防爆變頻器，其特徵在於:包括
一組由濾波單元2、預充電單元3、整流功率單元4、高壓直流支撐電容組5、整流控制單元8、整流顯示/鍵盤9及整流PWM驅動單元10組成的整流器；所述濾波單元2的輸入端與電網電壓I電連接，輸出端經預充電單元3與整流功率單元4電連接，所述整流顯示/鍵盤9通過整流控制單元8及整流PWM驅動單元10與整流功率單元4電連接；
至少一組由逆變功率單元6、逆變控制單元11、逆變顯示/鍵盤12及逆變PWM驅動單元13組成的逆變器；
所述逆變功率單元6的輸入端與整流器的高壓直流支撐電容組5並聯，輸出端與電機7電連接，所述逆變顯示/鍵盤12通過逆變控制單元11及逆變PWM驅動單元13與逆變功率單元6電連接；所述整流器的功率大於等於所述各組逆變器的功率總和。
[0019]本發明的採取的策略是一個整流器產生一個直流母線電壓，所述母線電壓作為多個逆變器的輸入電壓進而拖動多個電機，其前提條件是所述整流器的功率不小於所述多個逆變器功率之和。本發明特徵在於:對於多個電機，採用相應數量的逆變器進行控制，但是只採用一個滿足條件的整流器來提供各逆變器所需的直流電壓。具體結構為:整流器包括一個濾波單元、一個預充電單元、一個整流控制單元、一個功率單元(IGBT)、一個整流PWM驅動單元、一組高壓支撐電容單元和一個整流顯示/鍵盤；逆變器包括相應數量的逆變控制單元(IGBT)、相應數量的逆變功率單元、相應數量的逆變PWM驅動單元和相應數量的逆變顯示/鍵盤；另外，若以上所述組件可以設計在一個櫃體內，則所有IGBT可共用一個散熱裝置(如散熱器、熱管等)。
[0020]實施例1:
圖5、6為本發明變頻器組合方式的結構示意圖，為兩個逆變器的組合。
[0021]如圖5、6所不,包括:第一輸入電抗器I,交流濾波電容2,第二輸入電抗器3,接觸器4，預充電電阻5，三相輸入銅排6，整流驅動板7，整流門極板和IGBT8，高壓直流支撐電容組9，直流母排10，整流器功率接口板11.，整流主控板12，整流顯示/鍵盤13，整流開關電源14，逆變I開關電源15，逆變I顯示/鍵盤16，逆變I主控板17，逆變I功率接口板18，逆變I門極板和IGBT19，逆變I驅動板20，逆變I三相輸出銅排21，逆變2開關電源22，逆變2顯示/鍵盤23，逆變2主控板24，逆變2功率接口板25，逆變2門極板和IGBT26，逆變2驅動板27，逆變2三相輸出銅排28，散熱裝置29。
[0022]輸入濾波單元由1、2和3構成；預充電單元由4和5構成；整流器控制單元由11、12和14構成；整流器功率單元和PWM驅動單元由7、8構成；高壓支撐電容單元由9和10構成。逆變器I控制單元由15、17和18構成；逆變器I功率單元和驅動單元由19和20構成；逆變器2控制單元由22、24和25構成；逆變器2功率單元和驅動單元由26和27構成。另外，15-21為逆變器I的組成部分，22-28為逆變器2的組成部分。
[0023]實施例2:
本實施例與實施例1相同部分不再贅述，其不同之處在於:所述逆變器設置一組，與整流器並聯。
[0024]實施例3:
本實施例與實施例1、2相同部分不再贅述，其不同之處在於:所述逆變器設置三組，該三組逆變器分別通過逆變功率單元6與整流器的高壓直流支撐電容組5並聯。
[0025]當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不限於上述舉例，本【技術領域】的普通技術人員，在本發明的實質範圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種組合式四象限煤礦防爆變頻器，其特徵在於:包括 一組由濾波單元、預充電單元、整流功率單元、高壓直流支撐電容組、整流控制單元、整流顯示/鍵盤及整流PWM驅動單元組成的整流器；所述濾波單元的輸入端與電網電壓電連接，輸出端經預充電單元與整流功率單元電連接，所述整流顯示/鍵盤通過整流控制單元及整流PWM驅動單元與整流功率單元電連接； 至少一組由逆變功率單元、逆變控制單元、逆變顯示/鍵盤及逆變PWM驅動單元組成的逆變器； 所述逆變功率單元的輸入端與整流器的高壓直流支撐電容組並聯，輸出端與負載電連接，所述逆變顯示/鍵盤通過逆變控制單元及逆變PWM驅動單元與逆變功率單元電連接；所述整流器的功率大於等於所述各組逆變器的功率總和。
2.根據權利要求1所述的組合式四象限煤礦防爆變頻器，其特徵是:所述逆變器設置兩組，分別與整流器並聯。
3.根據權利要求2所述的組合式四象限煤礦防爆變頻器，其特徵是:所述逆變器設置三組，分別與整流器並聯。
【文檔編號】H02M7/00GK103607123SQ201310588131
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】呂洪章 申請人:青島威控電氣有限公司