专利名称：一种中压水冷变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测控领域，具体来说，是一种不需用变压器即可直接接入1140V电压的中压水冷变频器。
背景技术：
变频器的技术原理是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频 率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式(VVVF变频或矢量控制变频)，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频调速能够应用在绝大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。应用变频调速技术具有节电和改进工艺控制水平的双重好处，既可以缓解能源紧张、减少温室气体排放，符合我国建设节约型社会的基本国策，也有助于提高产品质量、推动工业技术进步。变频器高达20% -60%的节电效果，更有助于提高企业产品的竞争力。被广泛应用于印刷、机床、塑料、制药、造纸、纺织、印染、食品、橡胶、油田、矿山、冶金、钢铁、化工、水处理、风机水泵等领域。在国家倡导建设节约型社会的大好形势下，煤矿行业变频器改造的步伐将越来越快。变频器在煤矿带式输送机、矿井提升绞车、乳化液泵站、主风扇、综采设备、中央瓦斯抽放泵的应用将全面开展，但是我国的煤矿电网采用的是1140V供电，目前国内外还没有这种1140V供电的井下专用变频器，均是由ABB、三菱等公司380V电压等级通用变频器改造而成的，即通常的做法是附加一台变压器，将1140V电压降为380V后使用。由于受到技术壁垒、再开发能力等条件限制，国内改造的这些著名品牌变频器虽然有着良好的特点，但毕竟这些通用变频器在设计时并未考虑到井下的特点，在实际使用时均出现寿命短、故障率高等问题。同时附加的变压器也加大了采煤机的尺寸，占用了井下珍贵的隧道空间，增加了隧道掘进成本。发明内容本实用新型为解决上述技术问题，提出一种适应煤矿井下作业，且满足对缩小采煤机尺寸的要求的1140V中压水冷变频器，包括用于将外部电网所提供的工频交流电整流为直流电的整流模块；用于存储并平滑整流模块整流后直流电的电容器；用于将电容器存储的直流电转变成接近正弦波的三相交流电进行输出的逆变IGBT功率模块；用于将电容器的电压经由制动电阻消耗掉的投切IGBT模块；用于为逆变CPU控制模块、检测模块、投切接口后驱模块与逆变接口后驱模块供电的电源模块；用于向逆变接口后驱模块、投切接口后驱模块分别发送三电平脉冲宽度调制信号与控制信号的逆变CPU控制模块；用于将接收到的三电平脉冲宽度调制信号转变为触发信号，触发逆变IGBT功率模块打开和关断的逆变接口后驱模块；用于控制投切IGBT模块的开启与关闭的投切接口后驱模块；用于对主回路部分中电容器两端的电压及逆变IGBT功率模块中输出的三相交流电进行实时检测的检测模块，检测到的电压信号与电流信号发送给逆变CPU控制模块；所述逆变接口后驱模块还对逆变IGBT功率模块进行检测，若检测到逆变IGBT功率模块出现短路、过压或欠压的情况，则关断逆变IGBT功率模块，并向逆变CPU控制模块发送报警信号；所述逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器均安装在水冷板上，在逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器上方设置有第一托板，第一托板通过支撑柱与水冷板固连，第一托板上安装有投切接口后驱模块与逆变接口后驱模块，第一托板上方设置有第二托板，第二托板通过铁柱与第一托板固连，第二托板上安装有电源模块；第二托板上方设置有第三托板，第三托板通过支撑柱与第二托板固连，第三托板上安装有逆变CPU控制模块、检测模块，在第一托板与逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器之间还安装有叠层母排，逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块、电容器与投切接口后驱模块、逆变接口后驱模块间通过叠层母排相连。本实用新型的优点在于I、本实用新型不需用变压器可直接接入1140V电压；2、本实用新型操作简单、功能简单、体积小，且全负载工作时间长；3、本实用新型在工作中更加安全、稳定、可靠。
图I是本实用新型结构框图；图2是本实用新型整体安装结构示意图。图中I-逆变CPU控制模块 2-电源模块 3-检测模块 4-投切接口后驱模块5-逆变接口后驱模块6-逆变IGBT功率模块7_投切IGBT模块8_整流模块9-电容器 10-水冷板 11-第一托板 12-第二托板13-第三托板 14-支撑柱 15-叠层母排具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型一种中压水冷变频器，包括由逆变CPU控制模块I、电源模块2、检测模块3、投切接口后驱模块4与逆变接口后驱模块5组成的控制部分，以及由逆变IGBT功率模块6、投切IGBT模块7、整流模块8与电容器9组成的主回路部分。主回路部分中，整流模块8为三相桥式不可控整流器，用来将外部电网所提供的工频交流电进行整流得到直流电，通过电容器9将整流模块8整流后的直流电进行存储并平滑。逆变IGBT功率模块6用来将电容器9存储的直流电转变成接近正弦波的三相交流电输出。在电容器9电压升高至危险值时，通过投切IGBT模块7将电容器9的电压经由制动电阻消耗掉，降低电容器9过高的电压，保护主回路部分中各个模块不被过压击穿。控制模块中，控制电源2用来为控制部分提供交流220V输入，可输出8路直流电源，其中有6路直流电源用来供给逆变CPU控制模块1，I路直流电源用来供给逆变接口后驱模块5及投切接口后驱4，I路直流电源用来供给检测模块3 ；逆变CPU控制模块I为中央控制器，用来向逆变接口后驱模块5发送三电平PWM(脉冲宽度调制)信号，逆变接口后驱模块5将接收到三电平PWM(脉冲宽度调制)信号转变为能够驱动逆变IGBT功率模块6打开和关断的触发信号，从而实现逆变IGBT功率模块6的输出控制。逆变CPU控制模块I还向投切接口后驱模块4发送控制信号，通过投切接口后驱模块4控制投切IGBT模块7的开启与关闭。 检测模块3对主回路部分中电容器9两端的电压及逆变IGBT功率模块6中输出的三相交流电进行实时检测，并将检测到得电压信号与电流信号发送给逆变CPU控制模块1，逆变CPU控制模块I根据接收到的电压信号与电流信号判断电容器9两端及逆变IGBT功 率模块6是否存在短路、过压或欠压的情况。若检测到短路、过压或欠压的情况，则立即控制逆变接口后驱模块5关断逆变IGBT功率模块6的输出，从而实现对主回路部分的保护。所述逆变接口后驱模块5在触发逆变IGBT功率模块6打开和关断的同时，还对逆变IGBT功率模块6进行检测，若检测到逆变IGBT功率模块6出现短路、过压或欠压的情况，则立即关断逆变IGBT功率模块6的输出，并向逆变CPU控制模块I发送报警信号。由此实现对逆变IGBT功率模块6的保护。通过检测模块3与逆变接口后驱模块5实现了对变频器的双重保护，使变频器在工作中更加安全、稳定、可靠。通过本实用新型变频器，实现不需用变压器即可直接接入1140V电压。上述逆变IGBT功率模块6为三项桥式逆变器，采用同等级的逆变器中体积最小的BSM75GB170DN2，由此减小的变频器的整体体积。由于电解电容容值和电压的关系，电解电容在大容值和电压下需要多个串并联才能直流电的存储，且各个电容的一致性需要得到保证，这给筛选增加了难度；由此为了克服上述问题，本实用新型中采用薄膜电容，且薄膜电容体积可根据需要进行调整，由此大大的减小了变频器的整体体积。为了进一步减小本实用新型变频器的整体体积，因此主回路部分与控制部分间采用层叠安装，如图2所示，其中将主回路部分安装在水冷板10上，在主回路部分上方设置有第一托板11，第一托板11通过支撑柱14与水冷板10固连，第一托板11上安装有投切接口后驱模块4与逆变接口后驱模块5，第一托板11上方设置有第二托板12，第二托板12通过铁柱14与第一托板11固连，第二托板12上安装有电源模块2。第二托板11上方设置有第三托板13，第三托板11通过支撑柱14与第二托板12固连，第三托板13上安装有逆变CPU控制模块I、检测模块3，在第一托板11与主回路部分之间还安装有叠层母排15，通过叠层母排15实现主回路部分与投切接口后驱模块4、逆变接口后驱模块5间的连接。叠层母排15与主回路间紧密安装，减少主回路部分自身的干扰。通过支撑柱14安装在水冷板10上，通过水冷板10可以主回路部分工作时发出的热量吸收，保证主回路部分正常工作，并且对各个托板起到支撑作用。本实用新型中支撑柱选用铁柱。所述叠层母排13为η个导流铜排层叠连接形成一个整体，η > I。本实施例中采用三个导流铜排层叠连接形成叠层母排15，通过叠层母排15可增加变频器的抗震性和安装的便捷性。
权利要求1.一种中压水冷变频器，其特征在于包括用于将外部电网所提供的工频交流电整流为直流电的整流模块；用于存储并平滑整流模块整流后直流电的电容器；用于将电容器存储的直流电转变成接近正弦波的三相交流电进行输出的逆变IGBT功率模块；用于将电容器的电压经由制动电阻消耗掉的投切IGBT模块；用于为逆变CPU控制模块、检测模块、投切接口后驱模块与逆变接口后驱模块供电的电源模块；用于向逆变接口后驱模块、投切接口后驱模块分别发送三电平脉冲宽度调制信号与控制信号的逆变CPU控制模块；用于将接收到的三电平脉冲宽度调制信号转变为触发信号，触发逆变IGBT功率模块打开和关断的逆变接口后驱模块；用于控制投切IGBT模块的开启与关闭的投切接口后驱模块；用于对主回路部分中电容器两端的电压及逆变IGBT功率模块中输出的三相交流电进行实时检测的检测模块，检测到的电压信号与电流信号发送给逆变CPU控制模块； 所述逆变接口后驱模块还对逆变IGBT功率模块进行检测，若检测到逆变IGBT功率模块出现短路、过压或欠压的情况，则关断逆变IGBT功率模块，并向逆变CPU控制模块发送报警信号； 所述逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器均安装在水冷板上，在逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器上方设置有第一托板，第一托板通过支撑柱与水冷板固连，第一托板上安装有投切接口后驱模块与逆变接口后驱模块，第一托板上方设置有第二托板，第二托板通过铁柱与第一托板固连，第二托板上安装有电源模块；第二托板上方设置有第三托板，第三托板通过支撑柱与第二托板固连，第三托板上安装有逆变CPU控制模块、检测模块，在第一托板与逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器之间还安装有叠层母排，逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块、电容器与投切接口后驱模块、逆变接口后驱模块间通过叠层母排相连。
2.如权利要求I所述一种中压水冷变频器，其特征在于所述支撑柱为铁柱。
3.如权利要求2所述一种中压水冷变频器，其特征在于所述叠层母排为层叠连接的n个导流铜排，n> I。
4.如权利要求3所述一种中压水冷变频器，其特征在于所述导流铜排为3个。
专利摘要本实用新型公开了一种中压水冷变频器，属于测控领域，包括由逆变CPU控制模块、电源模块、检测模块、投切接口后驱模块与逆变接口后驱模块组成的控制部分，以及由逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块、整流模块与电容器组成的主回路部分。其中，电容器用来存储整流模块整流后的直流电，并由逆变IGBT功率模块将转变成接近正弦波的三相交流电输出。控制部分中逆变CPU控制模块向逆变接口后驱模块、投切接口后驱发送控制信号，从而对逆变IGBT功率模块、投切IGBT模块的开启与关断进行控制，并且通过投切IGBT模块来消耗电容器产生的过高电压。本实用新型的优点在于操作简单、功能简单、体积小，且全负载工作时间长，不需用变压器可直接接入1140V电压。
文档编号H02M5/458GK202374184SQ201120194279
公开日2012年8月8日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者阮征博 申请人:北京康拓科技有限公司