专利名称：煤矿井下专用大功率交流变频装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变频装置，尤其涉及一种煤矿井下专用大功率变频装 置的线路部分。
背景技术：
目前1140Vac输入的大功率变频装置还没有象通用低压变频器那样的 成熟产品可以选择，而这样电压等级的变频装置国外也没有相应的产品可 以提供。国内有可数的几家可以定制生产，如成都佳灵、深圳英威腾等， 他们也都刚刚开始生产。对于煤矿井下使用的专用变频装置，国内有十几 家在从事这方面的应用，基本上都是采用改装式的做法，就是采购现有的 变频器，进行防爆方面的设计，形成产品提供给煤矿用户。
但由于煤矿行业的特殊性，要开发和应用煤矿井下专用的变频装置， 必须要具备煤矿行业的专业背景知识。随着煤矿生产的发展和技术的进步， 煤矿现代化水平有了很大的提高，在接收新技术、应用新产品的意识和能 力方面有了很大的改善。这些为1140Vac输入的大功率变频装置的推广应 用提供了坚实的基础和保证。
到目前为止，还没有完全按照煤矿要求自主设计、开发、生产专用变 频装置的厂家。在我国煤炭仍然是主要能源，煤矿生产还处于发展时期， 煤矿生产几乎不考虑能源的损耗，最关心的还是安全问题。随着国家"十 一五"规划的深入贯彻，节能减排的迫切要求，煤矿节能工作将会得到新 的促进。为适应形势，完全自主地开发煤矿井下专用变频装置具有非帘重 要的意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种煤矿井下专用大功率变频装 置，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括大功率变频装置的主电路、高压IGBT模块的驱动和保护 单元、控制电源单元、DSP主控单元；大功率变频装置的主电路为三相 1140Vac交流电源直接输入，连接到由第一电感、第二电感、第三电感构成 的输入滤波单元；输入滤波单元输出连接到由高压整流模块组成的整流单 元，整流单元输出正极连接到直流滤波电感，经直流滤波电感后连接到上 电控制单元；所述的上电控制单元包括上电电阻和上电控制接触器的主 触头，两者相并联后连接到功率直流母线正极；整流单元输出负极连接到 功率直流母线负极；电容组单元由第一电容 第五电容组成，它们串联后 跨接在直流功率母线之间；制动单元和逆变单元的输入分别跨接在功率母 线之间，第一高压IGBT模块、第二高压IGBT模块、第三高压IGBT模块、 第四高压IGBT模块、第五高压IGBT模块、第六高压IGBT模块和第七高 压IGBT模块的控制极分别与高压IGBT模块的驱动和保护单元相对应连 接;制动电阻接于功率母线正极和第七高压IGBT模块之间；第一高压IGBT 模块和第二高压IGBT模块、第三高压IGBT模块和第四高压IGBT模块以 及第五高压IGBT模块和第六高压IGBT模块的三个连接点形成逆变单元的 三相输出，逆变单元的输出再与输出滤波第四电感、第五电感、第六电感 连接，经滤波电感后就是整个变频装置的输出；控制电源由电源变压器和 控制电源单元实现电源变压器为单相变压器，直接接于三相1140Vac交 流电源的其中两相，经电源变压器降压为220Vac电压供控制电源单元，控 制电源单元输出所需的各种等级直流电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是目前专用于煤矿井下的变频装置很少，现有的都是非生产变频器的厂家采用改装、集成方式来实现， 存在诸多的不便和不完善。本发明为独立自主设计，专门为煤矿井下使用 而量身定制，充分考虑了煤矿行业的特殊性和应用背景，各控制单元简单 可靠，可以形成煤矿井下通用的变频装置架构。
图l是本发明的模块图；
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 由图1可见本发明包括大功率变频装置的主电路、高压IGBT模块 的驱动和保护单元、控制电源单元、DSP主控单元；大功率变频装置的主 电路为三相1140Vac交流电源直接输入，连接到由第一电感L1、第二电感 L2、第三电感L3构成的输入滤波单元1;输入滤波单元l输出连接到由高 压整流模块组成的整流单元2，整流单元2输出正极连接到直流滤波电感 Ld，经直流滤波电感3后连接到上电控制单元4;所述的上电控制单元4 包括上电电阻Ron和上电控制接触器9RY的主触头，两者相并联后连接 到功率直流母线正极10;整流单元2输出负极连接到功率直流母线负极11; 电容组单元6由第一电容Cl 第五电容C5组成，它们串联后跨接在直流 功率母线(IO、 ll)之间；保证直流功率母线电压的恒定；制动单元5和逆变 单元7的输入分别跨接在功率母线(IO、 1 l)之间，高压IGBT模块VT1 、VT2、 VT3、 VT4、 VT5 、 VT6和VT7的控制极分别与高压IGBT模块的驱动和 保护单元相对应连接；受其控制；制动电阻8接于功率母线正极10和IGBT 模块VT7之间；IGBT模块VT1和VT2、 VT3和VT4以及VT5和VT6的 三个连接点形成逆变单元7的三相输出，逆变单元7的输出再与输出滤波 第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6连接，经滤波电感后就是整个变 频装置的输出；控制电源由电源变压器TB和控制电源单元实现电源变压器TB为单相变压器，直接接于三相1140Vac交流电源的其中两相，经TB 降压为220Vac电压供控制电源单元，控制电源单元输出所需的各种等级直 流电压。
本发明中大功率变频装置的主电路为三相1140Vac交流电源直接输入， 经过电感L1、 L2、 L3构成的输入滤波单元，由高压整流模块组成的整流单 元，得到电压达1700Vdc的直流电压；电容组单元(C1 C5组成)和电感 Ld对直流电压起滤波作用，保证直流母线电压的恒定；上电电阻Ron对电 容组充电时起限流作用，待充电完毕后由接触器RY短接；由VT7构成的 制动单元是限制直流母线电压而设立的，当母线电压高于一定值时，制动 单元VT7导通，将通过外接制动电阻释放电容组中的能量，从而保护功率 开关器件；逆变单元在控制单元作用下，通过对开关器件VT1 VT6的通 断控制将直流电压变换为幅值和频率可变的三相交流电压，该三相交流电 压再由输出滤波单元(电感L4、 L5、 L6构成)滤波后输出。高压IGBT模 块的驱动和保护单元接收DSP主控单元的控制信号，输出可以使高压IGBT 模块安全导通和关断的驱动信号；同时通过检测高压IGBT模块的工作状 况，正确产生故障信号，确保模块的运行安全。控制电源单元产生装置所 有等级的直流电压，电源变压器TB将1140Vac变为220Vac供给控制电源 单元。
本发明中高压IGBT模块的驱动和保护单元是变频装置中的关键单元， 其隔离的输出直接与IGBT模块的控制极相连，主要实现对高压IGBT模块 的驱动控制，确保IGBT模块的正确导通和关断，并能检测高压IGBT短路 状态信号。该单元与控制电源单元相连取电源，与DSP变频主控制单元连 接取得变频控制信号，并向主控制单元输出IGBT模块的故障信号。DSP 变频主控制单元是整个变频装置的控制核心。通过优化的空间矢量算法产 生脉冲控制序列输出到高压IGBT驱动和保护单元，从而控制逆变单元的IGBT导通和关断；它与电压检测和电流检测单元连接取得直流母线电压值
和输出电流值，通过数字计算获得负载电机的转矩信号，实现多台电机的 同步运行和负载的平衡。主控制单元的瓦斯传感器接口可以直接与煤矿瓦 斯传感器连接，获取瓦斯浓度信号，并根据瓦斯浓度的大小进行正确的运 行控制。主控制单元的安全控制接口可以连接煤矿各种电器设备，根据安 全电器的状态来正确运行变频装置，也能够根据变频装置的运行情况输出 信号控制电器设备的运行。
权利要求
1.一种煤矿井下专用大功率交流变频装置，其特征在于包括大功率变频装置的主电路、高压IGBT模块的驱动和保护单元、控制电源单元、DSP主控单元；大功率变频装置的主电路为三相1140Vac交流电源直接输入，连接到由第一电感、第二电感、第三电感构成的输入滤波单元；输入滤波单元输出连接到由高压整流模块组成的整流单元，整流单元输出正极连接到直流滤波电感，经直流滤波电感后连接到上电控制单元；所述的上电控制单元包括上电电阻和上电控制接触器的主触头，两者相并联后连接到功率直流母线正极；整流单元输出负极连接到功率直流母线负极；电容组单元由第一电容～第五电容组成，它们串联后跨接在直流功率母线之间；制动单元和逆变单元的输入分别跨接在功率母线之间，第一高压IGBT模块、第二高压IGBT模块、第三高压IGBT模块、第四高压IGBT模块、第五高压IGBT模块、第六高压IGBT模块和第七高压IGBT模块的控制极分别与高压IGBT模块的驱动和保护单元相对应连接；制动电阻接于功率母线正极和第七高压IGBT模块之间；第一高压IGBT模块和第二高压IGBT模块、第三高压IGBT模块和第四高压IGBT模块以及第五高压IGBT模块和第六高压IGBT模块的三个连接点形成逆变单元的三相输出，逆变单元的输出再与输出滤波第四电感、第五电感、第六电感连接，经滤波电感后就是整个变频装置的输出；控制电源由电源变压器和控制电源单元实现电源变压器为单相变压器，直接接于三相1140Vac交流电源的其中两相，经电源变压器降压为220Vac电压供控制电源单元，控制电源单元输出所需的各种等级直流电压。
全文摘要
本发明涉及一种煤矿井下专用大功率交流变频装置，包括大功率变频装置的主电路、高压IGBT模块的驱动和保护单元、控制电源单元、DSP主控单元；本发明的有益效果是目前专用于煤矿井下的变频装置很少，现有的都是非生产变频器的厂家采用改装、集成方式来实现，存在诸多的不便和不完善。本发明为独立自主设计，专门为煤矿井下使用而量身定制，充分考虑了煤矿行业的特殊性和应用背景，各控制单元简单可靠，可以形成煤矿井下通用的变频装置架构。
文档编号H02M5/00GK101309051SQ20071004072
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者赵惠德 申请人:上海普昱矿山设备有限公司