专利名称：一种户外箱式变频控制站的制作方法
技术领域：
本实用新型关于电机驱动控制技术，特别是关于驱动电机远离主控室的电机驱动 控制技术，具体的讲是一种户外箱式变频控制站。
背景技术：
在现有技术中，例如冶金料场、码头料场等场合，场地开阔，现场驱动电机远离主 控室，在这种情况下，可以采用低压变频驱动对电机进行控制，然而，低压变频驱动需要大 截面电缆供电，造价非常高。也有采用高压变频器驱动对电机进行控制的方案，然而在这种方案中电机、变频 器及电缆的造价很高。还有采用恒速电机驱动对电机进行控制的方案，然而这种方案的启动电流较大， 对供电系统的冲击比较大，不能同时启动，整个作业线启动时间比较长，运行速度也不可调
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实用新型内容为了解决现有技术方案存在的不足，本实用新型实施例提供了一种户外箱式变频 控制站，用以降低供电电缆、电机和变频器的造价，降低启动电流，并使电机运行速度可控。本实用新型的目的是，提供一种户外箱式变频控制站，该户外箱式变频控制站包 括两个部分箱内部分和箱外部分，箱外部分由带有负荷开关箱的整流变压器及其保护罩 组成，负荷开关位于高压输入端与整流变压器之间，用于输入外部提供的高压电，并接通或 断开高压电源；整流变压器，用于对输入的高压电源进行降压，输出低压电源；箱内部分包 括低压母线、配电开关、变频器、IO控制装置、散热装置、箱体等设备；所述的变频器用于 对整流变压器输出的低压电源进行变频处理，并向外部交流电机输出驱动电源；所述的IO 控制装置用于对变频器及相关设备进行控制；所述的散热装置用于对箱体内部进行散热， 接受IO控制装置的控制；所述的箱体用于容纳低压母线、配电开关、变频器、IO控制装置以 及散热装置等设备。本实用新型的户外箱式变频控制站，采用高压6kV或IOkV供电，降低了供电电缆 的造价；采用低压电机和低压变频器驱动400V或690V，降低了电缆、电机和变频器的造价。 该户外箱式变频控制站内置远程IO控制系统，可以处理附近设备的输入输出信号，并通过 网线与主控室进行信息传输。该户外箱式变频控制站采用密闭隔热箱体，通过自动控制的 散热装置，有效地保证了箱内设备的稳定运行。该户外箱式变频控制站代替了远程电气室， 节省了大量的土建工程量，而且安装非常方便。该户外箱式变频控制站还可以通过整体备 件快速更换的方法实现快速维修。整个作业线可以实现同步启动，有效减少了整个作业线 的启动时间，运行速度可以根据需要进行调整，给定和控制指令由远程IO或网线传送到变 频器。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站的原理框图；图2为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站的结构框图；图3为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站的示意图；图4为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站箱体的箱门示意图；图5为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站的箱体与所容纳电器布置示意 图；图6为本实用新型实施例的户外箱式变频控制站的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，本实用新型具体实施方式
的户外箱式变频控制站包括两个部分箱 内部分和箱外部分，箱外部分由带有负荷开关101的整流变压器102及其保护罩组成，负荷 开关101位于高压输入端与整流变压器102之间，用于输入外部提供的高压电，并接通或 断开高压电源；整流变压器102用于对输入的高压电源进行降压，输出低压电源；箱内部分 包括低压母线108、配电开关109、变频器103、IO控制装置104、散热装置105、箱体等设 备；所述的变频器103用于对整流变压器102输出的低压电源进行变频处理，并向外部交流 电机输出驱动电源；IO控制装置104用于对变频器103及相关设备进行控制；所述的散热 装置105用于对箱体内部进行散热，接受IO控制装置104的控制；箱体用于容纳低压母线 108、配电开关109、变频器103、IO控制装置104以及散热装置105等设备。为了限制电流冲击，可根据变频器103的容量大小加入相应的电抗器107。IO控 制装置104可以选择PLC工控模块。散热装置105可以选择空调。实施例1如图2所示，本实施例的户外箱式变频控制站包括1台负荷开关201，1台整流变 压器202，一个低压母线210，多台配电开关(203a、203b和203c)，多台变频器(205a、205b 和205c)及配套电抗器(204a、204b和204c)，1台作为远程IO控制装置的可编程控制器 206 (PLC)和就地操作的人机界面207，1台自动控制的散热装置208，该户外箱式变频控制 站可对多台电动机(209a、209b和209c)进行驱动控制。可编程控制器206具有以太网口和信号接口，分别与外部网络和控制系统进行通 信。可编程控制器206与人机界面207和散热装置208连接，通过人机界面207进行人机 交互，并控制散热装置208工作。可编程控制器206的工作电源取自整流变压器的低压端。如图3所示，本实施例的户外箱式变频控制站包括箱内部分和箱外部分。箱内部分具有一个箱体301，箱体301为密闭箱式结构，箱体301用于容纳低压母线、配电开关、电 抗器、变频器、PLC和箱内换热器。箱外部分由高压输入端307和带有负荷开关303的整流 变压器302及其保护罩305组成，负荷开关303接通或断开高压输入端307的高压电源。保 护罩305可以为铁质保护罩，用于封闭保护整流变压器的接线端。箱体301具有支架304和散热器介质管道口 311，支架304用于承载散热装置的箱 外换热器，散热器介质管道口 311用于使带有密封圈的介质管道穿过，介质管道的一端连 接箱内换热器，介质管道的另一端连接箱外换热器。箱体301内部具有一组封闭母线306 (可为三项封闭母线)，封闭母线与变压器的 低压端连接。整流变压器302放置于箱体301的旁边。箱体301具有电动机驱动线进出线孔(308a、308b、308c)，用于使带有密封圈的电 动机驱动线穿过。箱体301具有网线进出线孔309和控制信号线进出线孔310，网线进出线孔309用 于使带有密封圈的网线穿过，控制信号线进出线孔310用于使带有密封圈的控制信号线穿 过。如图4所示，本实施例的箱体可具有箱门(401，402)，用于维护低压母线、配电开 关、电抗器、变频器、PLC和箱内换热器，正常运行时处于密闭状态。箱门(401，402)可根据 箱体的尺寸做成单开门、双开门、折叠门或其组合。本实施例的户外箱式变频控制站采用高压6kV_10kV供电，降低了供电电缆的造 价；采用低压电机和低压变频器驱动，降低了电机和变频器的造价；有效地解决了现有方 案存在的不足。实施例2如图5所示，本实施例的户外箱式变频控制站包括箱内部分和箱外部分，箱外部 分包括与高压输入端相连接的一个负荷开关；与负荷开关相连接的整流变压器。箱内部 分包括与整流变压器输出端相连接的低压母线、四个配电开关、一台散热装置和一台可编 程控制器(PLC)。每个配电开关各连接一个变频器及配套电抗器；PLC分别与4台变频器连接并通 过自身以太网口和信号接口分别与外部网络和远端控制系统相连接。散热装置也可以采用热机循环冷却系统(如空调)，该空调具有蒸发器和冷凝 器，蒸发器(即箱内换热器)通过介质管道与箱外换热器相连接，蒸发器对箱体内的空气进 行散热，冷凝器(即箱外换热器)。一个优选的散热方案是，将空调箱内换热器的介质管道 与变频器的散热片相连接，直接对变频器进行散热。空调箱内换热器与PLC相连接，接受 PLC的控制。散热装置也可以采用水循环冷却系统，该水循环冷却系统具有水箱和风冷器，箱 内换热器包括水箱并通过介质管道与箱外换热器的风冷器相连接，水箱对箱体内的空气进 行散热，箱外换热器包括风冷器。一个优选的散热方案是，将介质管道与变频器的散热片相 连接，直接对变频器进行散热。四台电动机分别与四台变频器一一对应的连接。箱体内安装有低压母线、四个配 电开关、电抗器、变频器、PLC及散热装置的箱内换热器。箱体具有支架和散热器介质管道口，支架用于承载散热装置的箱外换热器，散热器介质管道口用于使带有密封圈的介质管道穿过，介质管道的一端连接箱内换热器，介质 管道的另一端连接箱外换热器。箱体内具有一组封闭母线(可为三项封闭母线)，封闭母线 与变压器的低压端连接。变压器可靠近机箱放置。箱体具有电动机驱动线进出线孔，用于 带有密封圈的电动机驱动线穿过。箱体具有网线进出线孔和控制信号线进出线孔，网线进 出线孔，用于带有密封圈的网线穿过，控制信号线进出线孔用于带有密封圈的控制信号线 穿过。箱体可具有两个箱门，用于维护低压母线、配电开关、电抗器、变频器、PLC和箱内换 热器时的开启或正常运行时的密闭防护。箱门可根据机箱的尺寸做成单开门、双开门、折叠 门或其组合。如图6所示，户外箱式变频控制站的工作流程包括向户外箱式变频控制站输入6kV至IOkV的高压电；使负荷开关闭合；整流变压器对输入的6kV至IOkV的高压电进行降压，输出400V或690V的低电 压；使配电开关闭合；将整流变压器输出的400V或690V的低电压施加给变频器及配套电抗器；变频器接受PLC的控制，将400V或690V的变频电源施加给电动机；PLC由远端控制系统进行控制或由本地人机界面进行控制；采用散热器对变频器散热。本实用新型的户外箱式变频控制站，采用高压6kV或IOkV供电，降低了供电电缆 的造价；采用低压电机和低压变频器驱动400V或690V，降低了电机和变频器的造价。该户 外箱式变频控制站内置远程IO控制系统，可以处理附近设备的输入输出信号，并通过网线 与主控室进行信息传输。该户外箱式变频控制站采用密闭隔热箱体，通过自动控制的散热 装置，有效地保证了箱内设备的稳定运行。该户外箱式变频控制站代替了远程电气室，节 省了大量的土建工程量，而且安装非常方便。该户外箱式变频控制站还可以通过整体备件 快速更换的方法实现快速维修。整个作业线可以实现同步启动，有效减少了整个作业线的 启动时间，运行速度可以根据需要进行调整，给定和控制指令由远程IO或网线传送到变频
ο本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以 上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综 上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求一种户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的户外箱式变频控制站包括两个部分箱内部分和箱外部分，箱外部分由带有负荷开关箱的整流变压器及其保护罩组成，负荷开关位于高压输入端与整流变压器之间，用于输入外部提供的高压电，并接通或断开高压电源；整流变压器，用于对输入的高压电源进行降压，输出低压电源；箱内部分包括低压母线、配电开关、变频器、IO控制装置、散热装置、箱体设备；所述的变频器用于对整流变压器输出的低压电源进行变频处理，并向外部交流电机输出驱动电源；所述的IO控制装置用于对变频器及相关设备进行控制；所述的散热装置用于对箱体内部进行散热，接受IO控制装置的控制；所述的箱体用于容纳低压母线、配电开关、变频器、IO控制装置以及散热装置设备。
2.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的户外箱式变频控 制站还包括电抗器，连接于所述变频器的输入端，用于限制电流冲击。
3.根据权利要求2所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的户外箱式变频控 制站包括多个变频器和对应的多个电抗器。
4.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的户外箱式变频控 制站还包括人机介面装置，与所述的IO控制装置相连接，用于进行人机交互。
5.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的IO控制装置包括 网络通信接口，用于与外部远端控制装置相连接。
6.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的散热装置包括箱 外换热器和箱内换热器，所述的箱外换热器用于与箱外环境进行热交换；所述的箱内换热器，通过管路与所述的箱外换热器相连接，用于对箱内空气进行冷却。
7.根据权利要求6所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的箱内换热器，通过 管路分别与所述的箱外换热器及变频器连接，对变频器进行直接冷却。
8.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的箱体包括箱门，用于维护时的开启或正常运行时的密闭防护。
9.根据权利要求8所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的箱体为密闭隔热 箱体，所述的密闭隔热箱体具有电动机接线端口、信号端口和通信端口。
10.根据权利要求1所述的户外箱式变频控制站，其特征在于，所述的高压电源是指 6kV至IOkV的高压电源；所述的交流电动机驱动电源是指lkV以下的电源。
专利摘要本实用新型提供了一种户外箱式变频控制站，该控制站包括箱内部分和箱外部分，箱外部分由高压输入端和带有负荷开关箱的整流变压器及其保护罩组成，负荷开关位于高压输入端与整流变压器之间，用于输入外部提供的高压电，并接通或断开高压电源；整流变压器，用于对输入的高压电源进行降压，输出低压电源。箱内部分包括低压母线、配电开关、变频器(用于对整流变压器输出的低压电源进行变频处理，并向外部交流电机输出驱动电源)、IO控制装置(用于对变频器及相关设备进行控制)、散热装置(用于对箱体内部进行散热，接受IO控制装置的控制)、箱体(用于容纳低压母线、配电开关、变频器、IO控制装置以及散热装置等设备)。
文档编号H02P1/54GK201733265SQ20102011673
公开日2011年2月2日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者岳淳, 李永生, 过志伟 申请人:中冶京诚工程技术有限公司;北京京诚瑞达电气工程技术有限公司