一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法
2023-04-28 02:29:46 2
一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法，包括整流電路、直流母線電容、制動電路、逆變電路、濾波器、補償變壓器、電壓檢測電路、溫度檢測電路、電流檢測電路、隔離放大電路、微控制單元、操作面板等。該裝置的有益效果是可以應用在礦井下潮溼、充滿爆炸性混合氣體的工作環境中，解決了礦井供電網絡相電壓幅值偏離額定值以及三個相電壓幅值不對稱的問題，並且具有體積小、重量輕、響應速度快、調節平滑、補償範圍寬、穩壓精度高、界面友好、保護全面等特點。
【專利說明】—種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種穩壓變壓裝置及方法，具體涉及一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法。
【背景技術】
[0002]礦井供電系統普遍存在欠壓、過壓、電壓幅值瞬時跌落、尖峰幹擾等電能質量問題，嚴重影響井下用電設備的工作性能。機械式補償穩壓器具有較好的穩壓精度，但由於使用機械結構調整調壓器的觸頭，響應慢，可靠性差，壽命短，維護工作量大，更換碳刷需要將穩壓器和負載斷電，同時調壓器的碳刷是三相同步動作的，無法解決三相電壓不平衡的問題。無觸點式補償穩壓器使用半導體開關作為調壓器抽頭的切換方式，響應速度大大提高，但由於抽頭位置固定，補償電壓只能分級調整，降低了穩壓器的輸出精度。
[0003]專利號為「CN102957150A」的發明專利公開了「一種單相交流補償式穩壓器」，涉及一種單相交流補償式穩壓器，在補償變壓器和負載之間的相線上串聯疊加補償變壓器，通過疊加補償電壓來完成小範圍的電壓調整，可以大幅度減少碳刷的磨損，甚至減少一半以上的碳刷移動次數。專利號為「CN103066918A」的發明專利公開了「一種三相穩壓器」，涉及一種三相穩壓器，其特徵是在機械式補償穩壓器的輸出端與負載之間通過三相平衡裝置連接，所述的三相平衡裝置包括三個完全相同的單相變壓器，每個單相變壓器有一個初級線圈和三個次級線圈，三相平衡裝置的每一相輸出電壓均包含了三相輸入電壓的方向及大小因素，原本不平衡的三個輸入電壓，經過三相平衡裝置後，輸出電壓趨向平衡。以上兩個發明專利針對機械式補償穩壓器碳刷易磨損、不能解決三相電壓不平衡的缺陷分別給出改進方案，但是不能從根本上解決問題。
[0004]專利號為「CN201266329Y」的實用新型專利公開了「補償式交流穩壓器」，涉及一種補償式交流穩壓器，根據輸出電壓的變化，由電壓檢測單元採樣，檢測並輸出信號，再由通斷控制單元根據電壓檢測信號分別控制可控矽的通斷，從而達到根據外界電壓的變化量自動調整補償電壓量，達到穩定輸出電壓的目的。該實用新型專利通過可控開關器件控制調壓器抽頭的通斷，提高了調壓器的響應速度，但是仍然存在補償電壓只能分級調節，輸出電壓穩壓精度不高，兩隻可控矽之間可能瞬間短路等缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法，該裝置及方法可以精確的實現三相交流電壓的穩壓。
[0006]為達到上述目的，本發明所述的礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置包括隔爆外殼，隔爆外殼內設有控制器、輸入接口、整流電路、直流母線電容，U相逆變電路、V相逆變電路、W相逆變電路、U相濾波器、V相濾波器、W相濾波器、第一補償變壓器、第二補償變壓器、第三補償變壓器及輸出接口，輸入接口的LI端、L2端及L3端均與整流電路的輸入端相連接，整流電路I的輸出端與U相逆變電路的輸入端、V相逆變電路的輸入端及W相逆變電路的輸入端相連接，U相逆變電路的輸出端與U相濾波器的輸入端相連接，V相逆變電路的輸出端與V相濾波器的輸入端相連接，W相逆變電路的輸出端與W相濾波器的輸入端相連接，U相濾波器的輸出端與第一補償變壓器的初級線圈相連接，V相濾波器的輸出端與第二補償變壓器的初級線圈相連接，W相濾波器的輸出端與第三補償變壓器的初級線圈相連接，第一補償變壓器上次級線圈的一端與輸入接口上的LI端相連接，另一端與輸出接口的U端相連接；第二補償變壓器上次級線圈的一端與輸入接口上的L2端相連接，另一端與輸出接口的V端相連接；第三補償變壓器上次級線圈的一端與輸入接口的L3端相連接，另一端與輸出接口的W端相連接，直流母線電容與整流電路的輸出端並聯連接；
[0007]所述控制器包括操作面板、微控制單元、電壓檢測電路及隔離放大電路，電壓檢測電路的輸入端分別與輸入接口及輸出接口相連接，電壓檢測電路的輸出端與微控制單元的輸入端相連接，微控制單元的輸出端與隔離放大電路的輸入端相連接，隔離放大電路的輸出端分別與U相逆變電路的控制端、V相逆變電路的控制端及W相逆變電路的控制端相連接，操作面板與微控制單元相連接。
[0008]還包括制動電路，制動電路的輸入端整流電路的輸出端相連接，制動電路的輸出端分別與U相逆變電路的輸入端、V相逆變電路的輸入端及W相逆變電路的輸入端相連接，直流母線電容的兩端與電壓檢測電路相連接，制動電路的控制端與隔離放大電路的輸出端相連接。
[0009]所述U相濾波器、V相濾波器及W相濾波器均由電感及電容並聯組成，其中，電感為通過高頻鐵芯製成的高頻濾波電感，電容為無極性電容，U相濾波器的截止頻率、V相濾波器的截止頻率及W相濾波器的截止頻率均為300Hz。
[0010]還包括電流檢測電路以及用於檢測U相逆變電路內功率模塊溫度、V相逆變電路內功率模塊溫度以及W相逆變電路內功率模塊溫度的溫度檢測電路，電流檢測電路的輸入端與輸出接口相連接，電流檢測電路的輸出端與微控制單元的輸入端相連接。
[0011]所述操作面板與微控制單元通過CAN總線或SCI總線相連接。
[0012]所述第一補償變壓器上初級繞組與次級繞組的匝數之比等於第二補償變壓器上初級繞組與次級繞組的匝數之比以及第三補償變壓器上初級繞組與次級繞組的匝數之比。
[0013]所述隔爆外殼由鋼板焊接而成。
[0014]相應的，本發明還提供了一種礦用隔爆型三相穩壓變壓方法，包括以下步驟:
[0015] I)三相交流電壓經輸入接口輸入到整流電路中，整流電路將所述三相交流電壓轉換為脈動的直流電壓，脈動的直流電壓經直流母線電容濾除脈動分量後轉換為標準的直流電壓，並將所述標準的直流電壓分別輸入到U相逆變電路、V相逆變電路及W相逆變電路中，U相逆變電路根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第一高頻PWM電壓，所述第一高頻PWM電壓經U相濾波器濾波後輸入到第一補償變壓器的初級線圈中，第一補償變壓器上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上LI端的交流電壓疊加後經輸出接口的U端輸出；￥相逆變電路根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第二高頻PWM電壓，所述第二高頻PWM電壓經V相濾波器濾波後輸入到第二補償變壓器的初級線圈中，第二補償變壓器上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上L2端的交流電壓疊加後經輸出接口的V端輸出1相逆變電路根據SPWM調製方法將標準的直流電壓轉換為第三高頻PWM電壓，所述第三高頻PWM電壓經W相濾波器濾波後輸入到第三補償變壓器的初級線圈中，第三補償變壓器上次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上L3端的交流電壓疊加後經輸出接口的W端輸出；
[0016]2)電壓檢測電路分別檢測輸入接口上LI端的第一電壓信息、L2端的第二電壓信息、L3端的第三電壓信息以及輸出接口上U端的第四電壓信息、V端的第五電壓信息及W端的第六電壓信息，然後將所述第一電壓信息、第二電壓信息、第三電壓信息、第四電壓信息、第五電壓信息及第六電壓信息輸入到微控制單元中，微控制單元根據所述第一電壓信息判斷輸入接口上LI端的電壓值是否小於LI端預設的最小額定電壓值以及是否大於LI端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上LI端的電壓值小於LI端預設的最小額定電壓值時，則產生第一 PWM波，所述第一 PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路中，U相逆變電路根據幅值放大後的第一 PWM波使第一補償變壓器上產生的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上LI端的電壓值大於LI端預設的最大額定電壓值時，則產生第二 PWM波，所述第二 PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路中，U相逆變電路根據幅值放大後的第二 PWM波使第一補償變壓器輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位之間的相位差為180° ;微控制單元根據所述第二電壓信息判斷輸入接口上L2端的電壓值是否小於L2端預設的最小額定電壓值以及是否大於L2端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L2端的電壓值小於L2端預設的最小額定電壓值時，則產生第三PWM波，所述第三PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到V相逆變電路中，V相逆變電路根據幅值放大後的第三PWM波使第二補償變壓器上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L2端的電壓值大於L2端預設的最大額定電壓值時，則產生第四PWM波，所述第四PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到V相逆變電路中，V相逆變電路根據幅值放大後的第四PWM波使第二補償變壓器輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位之間的相位差為180° ；
[0017]微控制單元根據所述第三電壓信息判斷輸入接口上L3端的電壓值是否小於L3端預設的最小額定電壓值以及是否大於L3端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L3端的電壓值小於L3端預設的最小額定電壓值時，則產生第五PWM波，所述第五PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路中，W相逆變電路根據幅值放大後的第五PWM波使第三補償變壓器上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L3端的電壓值大於L3端預設的最大額定電壓值時，則產生第六PWM波，所述第六PWM波經隔離放大電路光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路中，W相逆變電路根據幅值放大後的第六PWM波使第三補償變壓器輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位之間的相位差為180° ；
[0018]同時，微控制單元根據所述第四電壓信息獲取當前輸出接口上U端電壓幅值與U端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第一控制信號，並將第一控制信號輸入到隔離放大電路，隔離放大電路根據所述第一控制信號調整U相逆變電路輸出的第一高頻PWM電壓的佔空比使第一補償變壓器輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上LI端上交流電壓的幅值疊加後等於U端預設電壓幅值；微控制單元根據所述第五電壓信息獲取當前輸出接口上V端電壓幅值與V端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第二控制信號，並將第二控制信號輸入到隔離放大電路，隔離放大電路根據所述第二控制信號調整V相逆變電路輸出的第二高頻PWM電壓的佔空比使第二補償變壓器輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L2端上交流電壓的幅值疊加後等於V端預設電壓幅值；微控制單元根據所述第六電壓信息獲取當前輸出接口上W端電壓幅值與W端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第三控制信號，並將第三控制信號輸入到隔離放大電路，隔離放大電路根據所述第三控制信號調整W相逆變電路輸出的第三高頻PWM電壓的佔空比使第三補償變壓器輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L3端上交流電壓的幅值疊加後等於W端預設電壓幅值。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明所述的礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置及方法在穩壓的過程中，三相交流電壓經整流及濾波後轉換為標準的直流電壓，再通過U相逆變電路、V相逆變電路及W相逆變電路將標準的直流電壓分別轉換為第一高頻的PWM電壓、第二高頻的PWM電壓及第三高頻的PWM電壓，第一高頻的PWM電壓、第二高頻的PWM電壓及第三高頻的PWM電壓經濾波處理後分別輸入到第一補償變壓器的初級線圈中、第二補償變壓器的初級線圈中及第三補償變壓器的初級線圈中，第一補償變壓器次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上LI端的交流電壓疊加後作為輸出接口上U端的輸出，第二補償變壓器次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上L2端的交流電壓疊加後作為輸出接口上V端的輸出，第三補償變壓器次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上L3端的交流電壓疊加後作為輸出接口上W端的輸出。同時，通過電壓檢測電路實時監測輸入接口上的第一電壓信息、第二電壓信息、第三電壓信息及輸出接口上的第四電壓信息、第五電壓信息及第六電壓信息，微控制單元根據所述第一電壓信息、第二電壓信息、第三電壓信息及輸出接口上的第四電壓信息、第五電壓信息及第六電壓信息來實現U相逆變電路、V相逆變電路及W相逆變電路的控制，從而實現三相交流電壓的穩壓，具有響應速度快、穩壓精度高、調節平滑及補償範圍寬的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構示意圖。
[0022]其中，I為整流電路、2為制動電路、3為U相逆變電路、4為V相逆變電路、5為W相逆變電路、6為U相濾波器、7為V相濾波器、8為W相濾波器、9為第一補償變壓器、10為第二補償變壓器、11為第三補償變壓器、12為操作面板、13為微控制單元、14為電壓檢測電路、15為隔離放大電路、16為溫度檢測電路、17為電流檢測電路。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0024]參考圖1，本發明所述的礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置包括隔爆外殼，隔爆外殼內設有控制器、輸入接口、整流電路1、直流母線電容，U相逆變電路3、V相逆變電路4、W相逆變電路5、U相濾波器6、V相濾波器7、W相濾波器8、第一補償變壓器9、第二補償變壓器10、第三補償變壓器11及輸出接口，輸入接口的LI端、L2端及L3端均與整流電路I的輸入端相連接，整流電路I的輸出端與U相逆變電路3的輸入端、V相逆變電路4的輸入端及W相逆變電路5的輸入端相連接，U相逆變電路3的輸出端與U相濾波器6的輸入端相連接，V相逆變電路4的輸出端與V相濾波器7的輸入端相連接，W相逆變電路5的輸出端與W相濾波器8的輸入端相連接，U相濾波器6的輸出端與第一補償變壓器9的初級線圈相連接，V相濾波器7的輸出端與第二補償變壓器10的初級線圈相連接，W相濾波器8的輸出端與第三補償變壓器11的初級線圈相連接，第一補償變壓器9上次級線圈的一端與輸入接口上的LI端相連接，另一端與輸出接口的U端相連接；第二補償變壓器10上次級線圈的一端與輸入接口上的L2端相連接，另一端與輸出接口的V端相連接；第三補償變壓器11上次級線圈的一端與輸入接口的L3端相連接，另一端與輸出接口的W端相連接，直流母線電容與整流電路I的輸出端並聯連接；控制器包括操作面板12、微控制單元13、電壓檢測電路14及隔離放大電路15，電壓檢測電路14的輸入端分別與輸入接口及輸出接口相連接，電壓檢測電路14的輸出端與微控制單元13的輸入端相連接，微控制單元13的輸出端與隔離放大電路15的輸入端相連接，隔離放大電路15的輸出端分別與U相逆變電路3的控制端、V相逆變電路4的控制端及W相逆變電路5的控制端相連接，操作面板12與微控制單元13相連接。
[0025]需要說明的是，本發明還包括制動電路2，制動電路2的輸入端整流電路I的輸出端相連接，制動電路2的輸出端分別與U相逆變電路3的輸入端、V相逆變電路4的輸入端及W相逆變電路5的輸入端相連接，直流母線電容的兩端與電壓檢測電路14相連接，制動電路2的控制端與隔離放大電路15的輸出端相連接，U相濾波器6、V相濾波器7及W相濾波器8均由電感及電容並聯組成，其中，電感為通過高頻鐵芯製成的高頻濾波電感，電容為無極性電容，U相濾波器6的截止頻率、V相濾波器7的截止頻率及W相濾波器8的截止頻率均為300Hz，本發明還包括電流檢測電路17以及用於檢測U相逆變電路3內功率模塊溫度、V相逆變電路4內功率模塊溫度以及W相逆變電路5內功率模塊溫度的溫度檢測電路16，電流檢測電路17的輸入端與輸出接口相連接，電流檢測電路17的輸出端與微控制單元13的輸入端相連接，所述操作面板12與微控制單元13通過CAN總線或SCI總線相連接，所述第一補償變壓器9上初級繞組與次級繞組的匝數之比等於第二補償變壓器10上初級繞組與次級繞組的匝數之比以及第三補償變壓器11上初級繞組與次級繞組的匝數之比，隔爆外殼由鋼板焊接而成。另外，所述操作面板12包括顯示單元和輸入設備，其中顯示單元包括液晶顯示屏、八段數碼管和發光二極體指示燈，操作面板12的輸入設備為按鍵，操作面板12與微控制單元13的通訊採用CAN總線或SCI總線，微控制單元13將接收的溫度檢測電路16檢測的溫度信息、電流檢測電路17檢測的電流信息以及電壓檢測電路14檢測的電壓信息均轉發至操作面板12。
[0026]本發明所述的礦用隔爆型三相穩壓變壓方法包括以下步驟:
[0027]I)三相交流電壓經輸入接口輸入到整流電路I中，整流電路I將所述三相交流電壓轉換為脈動的直流電壓，脈動的直流電壓經直流母線電容濾除脈動分量後轉換為標準的直流電壓，並將所述標準的直流電壓分別輸入到U相逆變電路3、V相逆變電路4及W相逆變電路5中，U相逆變電路3根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第一高頻PWM電壓，所述第一高頻PWM電壓經U相濾波器6濾波後輸入到第一補償變壓器9的初級線圈中，第一補償變壓器9上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上LI端的交流電壓疊加後經輸出接口的U端輸出；V相逆變電路4根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第二高頻PWM電壓，所述第二高頻PWM電壓經V相濾波器7濾波後輸入到第二補償變壓器10的初級線圈中，第二補償變壓器10上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上L2端的交流電壓疊加後經輸出接口的V端輸出；w相逆變電路5根據SPWM調製方法將標準的直流電壓轉換為第三高頻PWM電壓，所述第三高頻PWM電壓經W相濾波器8濾波後輸入到第三補償變壓器11的初級線圈中，第三補償變壓器11上次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上L3端的交流電壓疊加後經輸出接口的W端輸出；
[0028]2)電壓檢測電路14分別檢測輸入接口上LI端的第一電壓信息、L2端的第二電壓信息、L3端的第三電壓信息以及輸出接口上U端的第四電壓信息、V端的第五電壓信息及W端的第六電壓信息，然後將所述第一電壓信息、第二電壓信息、第三電壓信息、第四電壓信息、第五電壓信息及第六電壓信息輸入到微控制單元13中，微控制單元13根據所述第一電壓信息判斷輸入接口上LI端的電壓值是否小於LI端預設的最小額定電壓值以及是否大於LI端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上LI端的電壓值小於LI端預設的最小額定電壓值時，則產生第一 PWM波，所述第一 PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路3中，U相逆變電路3根據幅值放大後的第一 P麗波使第一補償變壓器9上產生的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上LI端的電壓值大於LI端預設的最大額定電壓值時，則產生第二 PWM波，所述第二 PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路3中，U相逆變電路3根據幅值放大後的第二 PWM波使第一補償變壓器9輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位之間的相位差為180° ;微控制單元13根據所述第二電壓信息判斷輸入接口上L2端的電壓值是否小於L2端預設的最小額定電壓值以及是否大於L2端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L2端的電壓值小於L2端預設的最小額定電壓值時，則產生第三PWM波，所述第三PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到V相逆變電路4中，V相逆變電路4根據幅值放大後的第三PWM波使第二補償變壓器10上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L2端的電壓值大於L2端預設的最大額定電壓值時，則產生第四PWM波，所述第四PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到V相逆變電路4中，V相逆變電路4根據幅值放大後的第四PWM波使第二補償變壓器10輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位之間的相位差為 180° ；
[0029]微控制單元13根據所述第三電壓信息判斷輸入接口上L3端的電壓值是否小於L3端預設的最小額定電壓值以及是否大於L3端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L3端的電壓值小於L3端預設的最小額定電壓值時，則產生第五PWM波，所述第五PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路5中，W相逆變電路5根據幅值放大後的第五PWM波使第三補償變壓器11上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L3端的電壓值大於L3端預設的最大額定電壓值時，則產生第六PWM波，所述第六PWM波經隔離放大電路15光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路5中，W相逆變電路5根據幅值放大後的第六PWM波使第三補償變壓器11輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位之間的相位差為180°:
[0030]同時，微控制單元13根據所述第四電壓信息獲取當前輸出接口上U端電壓幅值與U端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第一控制信號，並將第一控制信號輸入到隔離放大電路15，隔離放大電路15根據所述第一控制信號調整U相逆變電路3輸出的第一高頻PWM電壓的佔空比使第一補償變壓器9輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上LI端上交流電壓的幅值疊加後等於U端預設電壓幅值；微控制單元13根據所述第五電壓信息獲取當前輸出接口上V端電壓幅值與V端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第二控制信號，並將第二控制信號輸入到隔離放大電路15，隔離放大電路15根據所述第二控制信號調整V相逆變電路4輸出的第二高頻PWM電壓的佔空比使第二補償變壓器10輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L2端上交流電壓的幅值疊加後等於V端預設電壓幅值；微控制單元13根據所述第六電壓信息獲取當前輸出接口上W端電壓幅值與W端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第三控制信號，並將第三控制信號輸入到隔離放大電路15，隔離放大電路15根據所述第三控制信號調整W相逆變電路5輸出的第三高頻PWM電壓的佔空比使第三補償變壓器11輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L3端上交流電壓的幅值疊加後等於W端預設電壓幅值。
[0031]所述的隔爆外殼由鋼板焊接製成，進線口和出線口均設計成喇叭形結構，操作面板12顯示單元所在位置處的鋼板由透明件代替，操作面板12鍵盤所在位置處安裝按鍵。
[0032]電壓檢測電路14檢測直流母線電容的電壓，當用電設備為感性負載,如感應電動機，運行在能量回饋狀態，直流母線電容受到負載回饋能量的充電作用，直流母線電壓上升，當直流母線電壓高於預設定值時，微控制單元13發出制動信號，開通制動電路2使直流母線電容放電，當直流母線電壓下降到設定值時，微控制單元13封鎖制動信號，關閉制動電路2，停止直流母線電容的放電。
【權利要求】
1.一種礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，包括隔爆外殼，隔爆外殼內設有控制器、輸入接口、整流電路(1)、直流母線電容，U相逆變電路(3)、V相逆變電路⑷、W相逆變電路(5)、U相濾波器出)、V相濾波器(7)、W相濾波器(8)、第一補償變壓器(9)、第二補償變壓器(10)、第三補償變壓器(11)及輸出接口，輸入接口的LI端、L2端及L3端均與整流電路⑴的輸入端相連接，整流電路⑴的輸出端與U相逆變電路(3)的輸入端、V相逆變電路⑷的輸入端及W相逆變電路(5)的輸入端相連接，U相逆變電路(3)的輸出端與U相濾波器出)的輸入端相連接，V相逆變電路(4)的輸出端與V相濾波器(7)的輸入端相連接，W相逆變電路(5)的輸出端與W相濾波器⑶的輸入端相連接，U相濾波器(6)的輸出端與第一補償變壓器(9)的初級線圈相連接，V相濾波器(7)的輸出端與第二補償變壓器(10)的初級線圈相連接，W相濾波器(8)的輸出端與第三補償變壓器(11)的初級線圈相連接，第一補償變壓器(9)上次級線圈的一端與輸入接口上的LI端相連接，另一端與輸出接口的U端相連接；第二補償變壓器(10)上次級線圈的一端與輸入接口上的L2端相連接，另一端與輸出接口的V端相連接；第三補償變壓器(11)上次級線圈的一端與輸入接口的L3端相連接，另一端與輸出接口的W端相連接，直流母線電容與整流電路(I)的輸出端並聯連接； 所述控制器包括操作面板(12)、微控制單元(13)、電壓檢測電路(14)及隔離放大電路(15)，電壓檢測電路(14)的輸入端分別與輸入接口及輸出接口相連接，電壓檢測電路(14)的輸出端與微控制單元(13)的輸入端相連接，微控制單元(13)的輸出端與隔離放大電路(15)的輸入端相連接，隔離放大電路(15)的輸出端分別與U相逆變電路(3)的控制端、V相逆變電路⑷的控制端及W相逆變電路(5)的控制端相連接，操作面板(12)與微控制單元(13)相連接。
2.根據權利要求1所述的礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，還包括制動電路⑵，制動電路⑵的輸入端整流電路⑴的輸出端相連接，制動電路⑵的輸出端分別與U相逆變電路(3)的輸入端、V相逆變電路(4)的輸入端及W相逆變電路(5)的輸入端相連接，直流母線電容的兩端與電壓檢測電路(14)相連接，制動電路(2)的控制端與隔離放大電路(15)的輸出端相連接。
3.根據權利要求1所述礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，所述U相濾波器(6)、V相濾波器(7)及W相濾波器(8)均由電感及電容並聯組成，其中，電感為通過高頻鐵芯製成的高頻濾波電感，電容為無極性電容，U相濾波器(6)的截止頻率、V相濾波器(7)的截止頻率及W相濾波器(8)的截止頻率均為300Hz。
4.根據權利要求1所述礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，還包括電流檢測電路(17)以及用於檢測U相逆變電路(3)內功率模塊溫度、V相逆變電路(4)內功率模塊溫度以及W相逆變電路(5)內功率模塊溫度的溫度檢測電路(16)，電流檢測電路(17)的輸入端與輸出接口相連接，電流檢測電路(17)的輸出端與微控制單元(13)的輸入端相連接。
5.根據權利要求1所述礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，所述操作面板(12)與微控制單元(13)通過CAN總線或SCI總線相連接。
6.根據權利要求1所述礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，所述第一補償變壓器(9)上初級繞組與次級繞組的匝數之比等於第二補償變壓器10上初級繞組與次級繞組的匝數之比以及第三補償變壓器11上初級繞組與次級繞組的匝數之比。
7.根據權利要求1所述礦用隔爆型三相穩壓變壓裝置，其特徵在於，所述隔爆外殼由鋼板焊接而成。
8.一種礦用隔爆型三相穩壓變壓方法，基於權利要求1所述的裝置，其特徵在於，包括以下步驟: . 1)三相交流電壓經輸入接口輸入到整流電路(I)中，整流電路(I)將所述三相交流電壓轉換為脈動的直流電壓，脈動的直流電壓經直流母線電容濾除脈動分量後轉換為標準的直流電壓，並將所述標準的直流電壓分別輸入到U相逆變電路(3)、V相逆變電路(4)及W相逆變電路(5)中，U相逆變電路(3)根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第一高頻PWM電壓，所述第一高頻PWM電壓經U相濾波器(6)濾波後輸入到第一補償變壓器(9)的初級線圈中，第一補償變壓器(9)上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上LI端的交流電壓疊加後經輸出接口的U端輸出；V相逆變電路(4)根據SPWM調製控制方法將標準的直流電壓轉換為第二高頻PWM電壓，所述第二高頻PWM電壓經V相濾波器(7)濾波後輸入到第二補償變壓器(10)的初級線圈中，第二補償變壓器(10)上次級線圈產生的補償電壓與輸入接口上L2端的交流電壓疊加後經輸出接口的V端輸出；W相逆變電路(5)根據SPWM調製方法將標準的直流電壓轉換為第三高頻PWM電壓，所述第三高頻PWM電壓經W相濾波器(8)濾波後輸入到第三補償變壓器(11)的初級線圈中，第三補償變壓器(11)上次級線圈上產生的補償電壓與輸入接口上L3端的交流電壓疊加後經輸出接口的W端輸出； .2)電壓檢測電路(14)分別檢測輸入接口上LI端的第一電壓信息、L2端的第二電壓信息、L3端的第三電壓信息以及輸出接口上U端的第四電壓信息、V端的第五電壓信息及W端的第六電壓信息，然後將所述第一電壓信息、第二電壓信息、第三電壓信息、第四電壓信息、第五電壓信息及第六電壓信息輸入到微控制單元(13)中，微控制單元(13)根據所述第一電壓信息判斷輸入接口上LI端的電壓值是否小於LI端預設的最小額定電壓值以及是否大於LI端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上LI端的電壓值小於LI端預設的最小額定電壓值時，則產生第一 PWM波，所述第一 PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路(3)中，U相逆變電路(3)根據幅值放大後的第一 PWM波使第一補償變壓器(9)上產生的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上LI端的電壓值大於LI端預設的最大額定電壓值時，則產生第二 PWM波，所述第二 PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入到U相逆變電路(3)中，U相逆變電路(3)根據幅值放大後的第二 PWM波使第一補償變壓器(9)輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上LI端交流電壓的相位之間的相位差為180° ;微控制單元(13)根據所述第二電壓信息判斷輸入接口上L2端的電壓值是否小於L2端預設的最小額定電壓值以及是否大於L2端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L2端的電壓值小於L2端預設的最小額定電壓值時，則產生第三PWM波，所述第三PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入至IjV相逆變電路(4)中，V相逆變電路(4)根據幅值放大後的第三PWM波使第二補償變壓器(10)上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L2端的電壓值大於L2端預設的最大額定電壓值時，則產生第四PWM波，所述第四PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入到V相逆變電路(4)中，V相逆變電路(4)根據幅值放大後的第四PWM波使第二補償變壓器(10)輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L2端交流電壓的相位之間的相位差為180° ；微控制單元(13)根據所述第三電壓信息判斷輸入接口上L3端的電壓值是否小於L3端預設的最小額定電壓值以及是否大於L3端預設的最大額定電壓值，當輸入接口上L3端的電壓值小於L3端預設的最小額定電壓值時，則產生第五PWM波，所述第五PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路(5)中，W相逆變電路(5)根據幅值放大後的第五PWM波使第三補償變壓器(11)上產生的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位相一致，當輸入接口上L3端的電壓值大於L3端預設的最大額定電壓值時，則產生第六PWM波，所述第六PWM波經隔離放大電路(15)光電隔離及幅值放大後輸入到W相逆變電路(5)中，W相逆變電路(5)根據幅值放大後的第六PWM波使第三補償變壓器(11)輸出端的補償電壓的相位與輸入接口上L3端交流電壓的相位之間的相位差為180。； 同時，微控制單元(13)根據所述第四電壓信息獲取當前輸出接口上U端電壓幅值與U端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第一控制信號，並將第一控制信號輸入到隔離放大電路(15)，隔離放大電路(15)根據所述第一控制信號調整U相逆變電路(3)輸出的第一高頻PWM電壓的佔空比使第一補償變壓器(9)輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上LI端上交流電壓的幅值疊加後等於U端預設電壓幅值；微控制單元(13)根據所述第五電壓信息獲取當前輸出接口上V端電壓幅值與V端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第二控制信號，並將第二控制信號輸入到隔離放大電路(15)，隔離放大電路(15)根據所述第二控制信號調整V相逆變電路(4)輸出的第二高頻PWM電壓的佔空比使第二補償變壓器(10)輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L2端上交流電壓的幅值疊加後等於V端預設電壓幅值；微控制單元(13)根據所述第六電壓信息獲取當前輸出接口上W端電壓幅值與W端預設電壓幅值之間的差值，然後根據所述差值產生第三控制信號，並將第三控制信號輸入到隔離放大電路(15)，隔離放大電路(15)根據所述第三控制信號調整W相逆變電路(5)輸出的第三高頻PWM電壓的佔空比使第三補償變壓器(11)輸出的補償電壓的幅值與輸入接口上L3端上交流電壓的幅值疊加後等於W端預設電壓幅值。
【文檔編號】H02M5/40GK103944407SQ201410155182
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】王青山, 杜錦華, 梁得亮, 董躍進 申請人:西安交通大學, 山東容力達礦用電器設備有限公司