礦用隔爆兼本質安全型變頻器的製造方法
2024-01-19 20:35:15
礦用隔爆兼本質安全型變頻器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦用隔爆兼本質安全型變頻器，包括整流器和逆變器，所述整流器包括一濾波單元、一預充電單元、一整流控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元、一組高壓支撐電容單元和一整流顯示/鍵盤等構成；所述逆變器包括一逆變控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元和一逆變顯示/鍵盤構成；還包括一由整流功率接口板及逆變功率接口板組成的功率接口板，所述功率接口板包括檢測電路模塊，檢測電路將檢測到的實際直流電壓值和參考直流電壓值比較，當檢測直流電壓大於參考直流電壓且超出範圍時，判定系統工作於逆變狀態，控制系統給整流側功率開關管發驅動脈衝信號，功率開關管正常開關；反之，整流側功率開關管處於關斷狀態。本發明緩解了設備的散熱困難提高散熱性能。
【專利說明】礦用隔爆兼本質安全型變頻器
【技術領域】
[0001]本發明屬於變頻器【技術領域】，尤其涉及一種礦用隔爆兼本質安全型變頻器。
【背景技術】
[0002]礦用隔爆兼本質安全型變頻器主要用於礦井下作業，由於其功率較大，正常工作時要產生大量的熱量。由於礦用隔爆兼本質安全型變頻器有防爆要求，整個設備被密封於防爆腔體內，不利於與外界進行熱量的交換，所以如果不考慮其散熱問題，防爆腔內的溫度會超過變頻器正常工作所需要的溫度環境，導致功率器件燒毀，或者影響控制系統電子器件失效。在設備運行過程中，功率器件需要完成高頻率的開關和導通動作，其產生的開關損耗和導通損耗最終轉化為熱量釋放到運行環境中。因此功率器件是大功率變頻器中最主要的發熱元件。而在功率器件的開關損耗中，開關損耗佔有絕對的比重。
[0003]目前，對於傳統四象限運行的變頻器來說，系統長時間四象限運行，整流側和逆變側功率器件一直進行著高頻開關動作，開關損耗無疑增大了設備的散熱難度。為了保證設備正常工作，一般從機械機構上改進和優化散熱和通風方案，但是由於礦用隔爆兼本質安全型變頻器工作環境的特殊性，因此改進空間有限。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種減少功率器件開關頻率、不僅可以保證能量的雙向流動，而且從根本上大大降低設備的總發熱量，緩解了設備的散熱困難提高散熱性能，有效提高變頻器使用壽命的礦用隔爆兼本質安全型變頻器
為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是:一種礦用隔爆兼本質安全型變頻器，包括整流器和逆變器，所述整流器包括一濾波單元、一預充電單元、一整流控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元、一組高壓支撐電容單元和一整流顯示/鍵盤等構成；所述逆變器包括一逆變控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元和一逆變顯示/鍵盤構成；還包括一由整流功率接口板及逆變功率接口板組成的功率接口板，所述功率接口板包括檢測電路模塊，檢測電路將檢測到的實際直流電壓值和參考直流電壓值比較，當檢測直流電壓大於參考直流電壓且超出範圍時，判定系統工作於逆變狀態，控制系統給整流側功率開關管發驅動脈衝信號，功率開關管正常開關；反之，整流側功率開關管處於關斷狀態。
[0005]上述的礦用隔爆兼本質安全型變頻器，所述功率接口板包括電流檢測模塊、電壓檢測模塊及溫度檢測模塊。
[0006]本發明礦用隔爆兼本質安全型變頻器的優點是:四象限變頻器具有可使能量雙向流動、將負載端能量回饋到電網端的優點，真正實現了綠色節能。不過在礦用變頻器運行的許多現場，並不需要負載經常性地向電網回饋電能。對於這種情況，本發明在礦用隔爆兼本質安全型變頻器的控制算法中加入了間斷控制模式。當系統運行於所述模式下時，控制系統檢測到的實際直流電壓值和參考直流電壓值進行比較。當實際直流電壓與參考直流電壓的差值在一定的範圍內，說明設備工作於整流狀態，則控制系統不給變頻器整流側功率開關管發驅動脈衝信號，那麼整流側的功率開關管處於關斷狀態，此時整流側的功率開關管的開關損耗為零，緩解的設備的發熱狀況；當實際直流電壓高於參考直流電壓並超出一定的界限，此時說明負載端能量已向電網端回饋，判定系統工作於逆變狀態，那麼控制系統給整流側功率開關管發驅動脈衝信號，整流側功率開關管進行正常開通和關斷，將負載端的能量回饋到電網。本發明不僅可以保證能量的雙向流動，而且從根本上大大降低了設備的總發熱量，緩解了設備的散熱困難。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為四象限變頻器的電流結構原理圖。
[0008]圖2為四象限變頻器的結構示意圖。
[0009]圖3為本發明的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0010]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，包括:電網電壓1，輸入濾波單元2，預充電單元3，整流器功率單元4，高壓直流支撐電容單元5，逆變側功率單元6，電機7，整流側控制單元8，整流側顯示/鍵盤9，整流側PWM驅動單元10，逆變側控制單元11，逆變側顯示/鍵盤12，逆變側PWM驅動單元13。
[0011]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(一般採用LCL，即電抗器-交流濾波電容-電抗器)、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)、一個功率單元(IGBT)、六路PWM驅動單元(驅動電路板、門極板)、一組高壓支撐電容單元(電容組、直流母排)和一塊整流顯示/鍵盤等構成；所述逆變器包括一個逆變控制單元(主控板、逆變功率接口板、開關電源)、一個功率單元(IGBT)、六路PWM驅動單元(驅動電路板、門極板)和一塊逆變顯示/鍵盤等構成；此外，還包括一個整流IGBT和逆變IGBT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。
[0012]如圖2所示，為四象限變頻器產品結構，包括:第一輸入電抗器，交流濾波電容，第二輸入電抗器，接觸器，預充電電阻，三相輸入銅排，整流器驅動板，整流器門極板和IGBT，高壓直流支撐電容組，直流母排，整流側功率接口板，整流器主控板，整流器顯示/鍵盤，整流器開關電源，逆變器開關電源，逆變器顯示/鍵盤，逆變器主控板，逆變器功率接口板，逆變器門極板和IGBT，逆變器驅動板，三相輸出銅排以及散熱裝置。
[0013]如圖3所示，包括:檢測實際直流電壓會參考直流電壓I，逆變狀態2，整流側PWM驅動脈衝3，整流狀態4，整流側無PWM脈衝5。
[0014]檢測電路將檢測到的實際直流電壓值和參考直流電壓值比較，當檢測直流電壓大於參考直流電壓且超出範圍時，判定系統工作於逆變狀態，控制系統給整流側功率開關管發驅動脈衝信號，功率開關管正常開關；反之，整流側功率開關管處於關斷狀態。
[0015]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】
1.一種礦用隔爆兼本質安全型變頻器，包括整流器和逆變器，所述整流器包括一濾波單元、一預充電單元、一整流控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元、一組高壓支撐電容單元和一整流顯示/鍵盤等構成；所述逆變器包括一逆變控制單元、一功率單元、一六路PWM驅動單元和一逆變顯示/鍵盤構成；還包括一由整流功率接口板及逆變功率接口板組成的功率接口板，所述功率接口板包括檢測電路模塊，檢測電路將檢測到的實際直流電壓值和參考直流電壓值比較，當檢測直流電壓大於參考直流電壓且超出範圍時，判定系統工作於逆變狀態，控制系統給整流側功率開關管發驅動脈衝信號，功率開關管正常開關；反之，整流側功率開關管處於關斷狀態。
2.根據權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型變頻器，其特徵是:所述功率接口板包括電流檢測模塊、電壓檢測模塊及溫度檢測模塊。
【文檔編號】H02M5/458GK103595266SQ201310588267
【公開日】2014年2月19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