专利名称：一种双功率输出的变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变频器，特别是涉及一种高低压高可靠性的双功率输出变频器。
背景技术：
变频器技 术在全球已普及应用，由于变频器只能作为一种电气设备元件使用，应用性能受到严格的限制，特别是全球各国工业技术的发展，在很多领域需要高性能、高可靠性、多功率应用的控制要求。变频器不仅在低压电器及设备控制方面普及应用，而且随着全球节能降耗的要求更需要高压变频器，以适用于冶金、矿山、煤矿等大型大功率机械设备的控制。目前全球高压变频器大多采用大功率单元串联的叠波技术，将多个单相全桥单元叠加，实现多电平变频高压，在大型大功率机械设备控制时需同时保留原使用的设备。如图1所示，通常的传统变频器无论电压等级的高低，都由三相电源输入给逆变器R/Ll、S/L2、T/L3，再经逆变输出三相U/Tl、V/T2、W/T3，通过控制回路即构成一台变频器。为了满足冶金、矿山、煤矿，特别是大功率控制场所的实际需求和安全保障，确保设备正常运行，提供一种高可靠性双功率输出的变频器是很有必要的。
发明内容本实用新型针对现有技术不足，提出一种双功率输出的变频器，为大型大功率矿山机械、煤矿生产设备控制系统提供了基础。本实用新型所采用的技术方案:一种高可靠性双功率输出的变频器，包括变压器TI，逆变器BUFl，逆变器BUF2，转换控制电路，所述转换控制电路由高压真空接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、转换开关QS以及二次控制回路组成，实现高压电源控制和变频转换控制，变频器供电电源通过高压真空接触器KMl接入变压器TI，所述变压器TI输出多组二次延边移相三相电压电流，同时供给逆变器BUFl和逆变器BUF2的各功率单元工作电流电压，真空接触器KM2、真空接触器KM3控制逆变器BUFl的变频电压电流的输出与工作，真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2的变频电压电流的输出与工作，逆变器BUFl和逆变器BUF2各自的输出控制真空接触器KM3的输出端U1、V1、Wl和真空接触器KM5的输出端U2、V2、W2分别连接转换开关QS的进线侧，所述转换开关QS的出线侧为变频器输出端U、V、W。所述的高可靠性双功率输出的变频器，逆变器BUFl每相由η个功率单元串联构成，所述η为6 10的自然数，A相的η个功率单元Α1、Α2、…、An串联后，功率单元Al接真空接触器ΚΜ2的A相，功率单元An接真空接触器ΚΜ3的A相；Β相的η个功率单元B1、Β2、…、Bn串联后，功率单元BI接真空接触器ΚΜ2的B相，功率单元Bn接真空接触器ΚΜ3的B相；C相的η个功率单元Cl、C2、一、Cn串联后，功率单元Cl接真空接触器KM2的C相，功率单元Cn接真空接触器KM3的C相；每个功率单元由变压器TI移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。所述的高可靠性双功率输出的变频器，逆变器BUF2每相由η个功率单元串联构成，所述η为6 10的自然数，A相的η个功率单元Α1、Α2、…、An串联后，功率单元Al接真空接触器ΚΜ4的A相，功率单元An接真空接触器ΚΜ5的A相；Β相的η个功率单元B1、Β2、…、Bn串联后，功率单元BI接真空接触器ΚΜ4的B相，功率单元Bn接真空接触器ΚΜ5的B相；C相的η个功率单元Cl、C2、一、Cn串联后，功率单元Cl接真空接触器KM4的C相，功率单元C6或功率单元ClO接真空接触器KM5的C相；每个功率单元由变压器TI移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。所述的高可靠性双功率输出的变频器，在变压器TI，逆变器BUFl和逆变器BUF2的电源输入侧分别设有对称硅过电压保护器F1、对称硅过电压保护器F2和对称硅过电压保护器F4，在逆变器BUFl和逆变器BUF2的输出回路中分别设有对称硅过电压保护器F3和对称硅过电压保护器F5，分别保护逆变器BUFl和逆变器BUF2在工作时产生的过电压。所述的高可靠性双功率输出的变频器，二次控制回路包括变频器启动按钮SBl.7、停止按钮SBl.8，继电器KA4.1，启动按钮SBl.7和停止SBl.8串联继电器KA4.1的线圈连接于控制电源两极之间，继电器KA4.1控制真空接触器KMl的接通与断开，真空接触器KMl吸合与继电器KA4.1触点和真空接触器KMl触点串联后并接在变频器的按钮SBl上，按钮SBl又与启动按钮SBl.7并联，构成自保电路，真空接触器KMl吸合构通逆变器BUFl的主控制回路，需要逆变器BUFl工作时，按下按钮BI并自锁，真空接触器KM2、真空接触器KM3触点闭合；一旦逆变器BUFl出现故障或退出工作，真空接触器KM2、真空接触器KM3释放，按下按钮B2并自锁，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合，逆变器BUF2投入工作。逆变器BUFl工作时，由于控制系统继电器KA8.4触点接通继电器KA4.2吸合，继电器KA4.2控制变频器上提，依据控制系统程序，由操作人员转为反向方向时，继电器KA8.6B闭合了继电器KA4.3的控制回路，变频器反向工作。一旦逆变器BUFl出现故障，退出工作，真空接触器KM2、真空接触器KM3释放，触点闭合了逆变器BUF2的工作回路，按下按钮B2并自锁，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合，由控制系统中继转换，控制信号接入逆变器BUF2的控制系统工作，继电器KA8.4闭合、继电器KA4.2吸合，逆变器BUF2正向工作，继电器KA8.6吸合，逆变器BUF2反向工作。所述的高可靠性双功率输出的变频器，真空接触器KM2的接线端N1A、N1B、N1C之间连接有电流互感器TAl、电流互感器TA2 ;真空接触器KM4的接线端N2A、N2B、N2C之间连接电流互感器TA3、电流互感 器TA4，连接后分别构成星点回路。本实用新型的有益效果:1、本实用新型高可靠性双功率输出的变频器，打破了传统单一结构变频器的应用范围受限制的局面。为冶金、矿山、煤矿、特别是大功率控制的场所提供了一种高可靠性的变频器。它结构简单，可靠性高。利用一台变压器供给两套逆变功率单元柜电源，由全控式高压真空接触器、对称硅过电压保护器等组成变频控制、保护，并实现输出转换控制。必将作为矿山、冶金、煤炭的安全生产重大设备。2、本实用新型高可靠性双功率输出的变频器，应用广泛，可靠性高。单机工作出现故障时，可由控制转换柜投入逆变器BUF2工作，保证了设备正常运行，同时也保证了故障情况下不至于发生事故。可根据需要设计不同的电压等级，其中真空接触器KM2、真空接触器KM3控制逆变器BUFl工作，对称硅过电压保护器F2、对称硅过电压保护器F3构成一套完整的变频器功率输出；真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2工作，对称硅过电压保护器F4、对称硅过电压保护器F5构成另一套完整的变频器功率输出。真空接触器KM3、真空接触器KM4输出分别与转换开关QS连接，根据需要由转换开关切换变频器的功率输出。
图1 :现有传统的变频器结构示意图；图2 :本实用新型双功率输出的变频器整体结构示意图；图3 :本实用新型双功率输出的变频器主原理图；图4 :本实用新型双功率输出的变频器二次控制回路原理图；图5 :本实用新型双功率输出的变频器功率单元结构示意图之一；图6 :本实用新型双功率输出的变频器功率单元结构示意图之二。
具体实施方式
实施例一参见图2、图3，本发明双功率输出的变频器，包括变压器TI，逆变器BUFl，逆变器BUF2，转换控制电路，所述转换控制电路由高压真空接触器KMl、KM2、KM3、KM4、KM5、转换开关QS以及二次控制回路组成，实现高压电源控制和变频转换控制，变频器供电电源通过高压真空接触器KMl接入变压器TI，所述变压器TI输出多组二次延边移相三相电压电流，同时供给逆变器BUFl和逆变器BUF2的各功率单元工作电流电压，真空接触器KM2、真空接触器KM3控制逆变器BUFl的变频电压电流的输出与工作，真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2的变频电压电流的输出与工作，逆变器BUFl和逆变器BUF2各自的输出控制真空接触器KM3的输出端U1、V1、W1和真空接触器KM5的输出端U2、V2、W2分别连接转换开关QS的进线侧，转换开关QS的出线侧为变频器输出端U、V、W，连接电动机拖动机械工作。实施例二 参见图2、图5、图6，本实施例的双功率输出的变频器，其中逆变器BUFl和逆变器BUF2每相均由六到十个功率单元串联组成(本实施例以6个为例说明)，图5中构成逆变器BUFl的A相的六个功率单元A1、A2、A3、A4、A5、A6串联后，功率单元Al接真空接触器KM2，功率单元A6接真空接触器KM3 ;B相功率单元B1、B2、B3、B4、B5、B6串联后，功率单元BI接真空接触器KM2的B相，功率单元B6接真空接触器KM3的B相；C相功率单元Cl、C2、C3、C4、C5、C6串联后，功率单元Cl接真空接触器KM2的C相，功率单元B 6接真空接触器KM3的C相。每个功率单元由移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。图6中，逆变器BUF2的构成与逆变器BUFl相同，只不过三相串联的功率单元Al-1、B1-1、C1-1连接在真空接触器KM4上。三相串联的功率单元A6-1、B6-1、C6-1连接在真空接触器KM5上。每个功率单元所得到的二次移相三相工作电压来自同一台主隔离的变压器上。其中，逆变器BUFl和逆变器BUF2各自具备独立的控制，由PLC、主控核心系统及UPS电源等。实施例三参见图3，本实施例的双功率输出的变频器，与实施例二不同的是，真空接触器KM2的接线端N1A、N1B、N1C之间连接有电流互感器TAl、电流互感器TA2 ;真空接触器KM4的接线端N2A、N2B、N2C之间连接电流互感器TA3、电流互感器TA4，连接后分别构成星点回路。在变压器TI，逆变器BUFl和逆变器BUF2的电源输入侧分别设有对称硅过电压保护器F1、对称硅过电压保护器F2和对称硅过电压保护器F4，在逆变器BUFl和逆变器BUF2的输出回路中分别设有对称硅过电压保护器F3和对称硅过电压保护器F5，分别保护逆变器BUFl和逆变器BUF2在工作时产生的过电压。实施例四参见图4，本实施例的双功率输出的变频器，含有图4所示的二次控制回路。所述二次控制回路包括变频器启、停控制按钮，控制继电器，启动按钮SBl. 7和停止按钮SBl. 8串联继电器KA4.1的线圈连接于控制电源两极之间，继电器KA4.1控制真空接触器KMl的接通与断开，真空接触器KMl吸合与继电器KA4.1触点和真空接触器KMl触点串联后并接在变频器的按钮SBl上，按钮SBl又与启动按钮SBl. 7并联，构成自保电路，真空接触器KMl吸合构通逆变器BUFl的控制回路，真空接触器KMl控制三相电源。需要逆变器BUFl工作时，按下按钮BI并自锁，真空接触器KM2、真空接触器KM3触点闭合；一旦逆变器BUFl出现故障或退出工作，真空接触器KM2、真空接触器KM3释放，按下按钮B2并自锁，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合，逆变器BUF2投入工作。逆变器BUFl工作时，由于控制系统继电器KA8. 4触点接通，继电器KA4. 2吸合，继电器KA4. 2控制变频器上提，依据控制系统程序，由操作人员转为下提方向时，继电器KA8. 6B闭合继电器KA4. 3的控制回路，变频器下提工作。一旦逆变器BUFl出现故障，退出工作，真空接触器KM2、真空接触器KM3释放，触点闭合了变频器BUF2的工作回路，按下按钮B2并自锁，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合，由控制系统中继转换，控制信号接入逆变器BUF2工作，继电器KA8. 4闭合、继电器KA4. 2吸合，逆变器BUF2上提，继电器KA8. 6吸合，逆变器BUF2下提。实施例五参见图3、图4，本实施例的双功率输出的变频器，真空接触器KM2的接线端N1A、N1B、N1C之间连接有电流互感器TAl、电流互感器TA2 ;真空接触器KM4的接线端N2A、N2B、N2C之间连接电流互感器TA3、电流互感器TA4，连接后分别构成星点回路。变压器TI通电工作，三只对称硅过电压保护器Fl分别接在变压器进线端的母线上，变压器副边绕组依变频器电压等级和结构设定，为每个功率单元提供三相电源输入，见图3，变压器TI输出是将多个三相输入、单相输出的低压功率单元串联叠波得到，以6KV由6个功率单元串联产生相电压3450V，输出线电压三相6KV。变压器TI采用强迫风冷型干式原边Y型接法，直接与高压真空开关柜供电。副边绕组6KV，18个延边三角形接法分别为逆变器BUF1、逆变器BUF2提供每个功率单元的三相电源输入。转换控制回路ZH内装主控真空接触器KM1，控制变频器的高压电源，真空接触器KM2、真空接触器KM3控制BUFl的变频电压输出，真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2的变频电压输出，转换开关QS控制高可靠性双变频电压的输出。本实用新型双功率输出的变频器，主控真空接触器KMl控制回路具备工作条件时，真空接触器KMl吸合，按下控制台上的按钮BI，真空接触器KM2吸合，真空接触器KM3也同时吸合，逆变器BUFl已具备工作条件。如系统控制继电器KA4. 2吸合，变频器上提运行，系统控制继电器KA4. 3吸合、变频器下提运行，由于逆变器BUFl控制回路中串联有真空接触器KM4、真空接触器KM5常闭触点，此时串入在逆变器BUF2控制回路中的真空接触器KM2、真空接触器KM3常闭触点断开，促使逆变器BUFl控制回路无法操作，保证了逆变器BUFl的安全性能。需要逆变器BUF2工作时，必须停掉逆变器BUFl，按下逆变器BUFl控制按钮BI，真空接触器KM2断电，真空接触器KM3同时断电，串接在变频控制回路中的真空接触器KM2、真空接触器KM3的2个触点闭合。逆变器BUF2控制回路具备工作条件，按下控制台上的按钮B2，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合。逆变器BUF2具备工作条件，此时转换开关QS也转向逆变器BUF2侧。
权利要求1.一种双功率输出的变频器，包括变压器TI，逆变器BUFl，逆变器BUF2，转换控制电路，其特征是:所述转换控制电路由高压真空接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、转换开关QS以及二次控制回路组成，实现高压电源控制和变频转换控制，变频器供电电源通过高压真空接触器KMl接入变压器TI，所述变压器TI输出多组二次延边移相三相电压电流，同时供给逆变器BUFl和逆变器BUF2的各功率单元工作电流电压，真空接触器KM2、真空接触器KM3控制逆变器BUFl的变频电压电流的输出与工作，真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2的变频电压电流的输出与工作，逆变器BUFl和逆变器BUF2各自的输出控制真空接触器KM3的输出端U1、V1、Wl和真空接触器KM5的输出端U2、V2、W2分别连接转换开关QS的进线侧，转换开关QS的出线侧为变频器输出端U、V、W。
2.根据权利要求1所述的双功率输出的变频器，其特征是:逆变器BUFl每相由η个功率单元串联构成，所述η为6 10的自然数，A相的η个功率单元Al、Α2、…、An串联后，功率单元Al接真空接触器ΚΜ2的A相，功率单元An接真空接触器ΚΜ3的A相；Β相的η个功率单元B1、Β2、-,Bn串联后，功率单元BI接真空接触器ΚΜ2的B相，功率单元Bn接真空接触器ΚΜ3的B相；C相的η个功率单元C1、C2、…、Cn串联后，功率单元Cl接真空接触器KM2的C相，功率单元Cn接真空接触器KM3的C相；每个功率单元由变压器TI移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。
3.根据权利要求2所述的双功率输出的变频器，其特征是:逆变器BUF2每相由η个功率单元串联构成，所述η为6 10的自然数， A相的η个功率单元Al、Α2、…、An串联后，功率单元Al接真空接触器ΚΜ4的A相，功率单元An接真空接触器ΚΜ5的A相；Β相的η个功率单元B1、Β2、…、Bn串联后，功率单元BI接真空接触器ΚΜ4的B相，功率单元Bn接真空接触器ΚΜ5的B相；C相的η个功率单元C1、C2、…、Cn串联后，功率单元Cl接真空接触器KM4的C相，功率单元C6或功率单元ClO接真空接触器KM5的C相；每个功率单元由变压器TI移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。
4.根据权利要求1所述的双功率输出的变频器，其特征是:逆变器BUF2每相由η个功率单元串联构成，所述η为6 10的自然数，A相的η个功率单元Al、Α2、…、An串联后，功率单元Al接真空接触器ΚΜ4的A相，功率单元An接真空接触器ΚΜ5的A相；Β相的η个功率单元B1、Β2、…、Bn串联后，功率单元BI接真空接触器ΚΜ4的B相，功率单元Bn接真空接触器ΚΜ5的B相；C相的η个功率单元C1、C2、…、Cn串联后，功率单元Cl接真空接触器KM4的C相，功率单元C6或功率单元ClO接真空接触器KM5的C相；每个功率单元由变压器TI移相二次线圈供给各自所得的三相工作电压。
5.根据权利要求1 4任一项所述的双功率输出的变频器，其特征是:在变压器TI，逆变器BUFl和逆变器BUF2的电源输入侧分别设有对称硅过电压保护器F1、对称硅过电压保护器F2和对称硅过电压保护器F4，在逆变器BUFl和逆变器BUF2的输出回路中分别设有对称硅过电压保护器F3和对称硅过电压保护器F5，分别保护逆变器BUFl和逆变器BUF2在工作时产生的过电压。
6.根据权利要求5所述的双功率输出的变频器，其特征是:二次控制回路包括变频器启动按钮SBl.7、停止按钮SBl.8，继电器KA4.1，启动按钮SBl.7和停止按钮SBl.8串联继电器KA4.1的线圈连接于控制电源两极之间，继电器KA4.1控制真空接触器KMl的接通与断开，真空接触器KMl吸合与继电器KA4.1触点和真空接触器KMl触点串联后并接在变频器的按钮SBl上，所述按钮SBl按钮又与启动按钮SBl.7并联，构成自保电路，真空接触器KMl吸合构通逆变器BUFl的主控制回路，需要逆变器BUFl工作时，按下按钮BI并自锁，真空接触器KM2、真空接触器KM3触点闭合；一旦逆变器BUFl出现故障或退出工作，真空接触器KM2、真空接触器KM3释放，按下按钮B2并自锁，真空接触器KM4吸合，真空接触器KM5同时吸合，逆变器BUF2主回路投入工作。
7.根据权利要求5所述的双功率输出的变频器，其特征是:真空接触器KM2的接线端N1A、N1B、N1C之间连接有电流互感器TAl、电流互感器TA2 ;真空接触器KM4的接线端N2A、N2B、N2C之间连接电流互感器TA3、电流互感器TA4，连接后分别构成星点回路。
8.根据权利要求1 4任一项所述的双功率输出的变频器，其特征是:真空接触器KM2的接线端N1A、N1B、N1C之间连接有电流互感器TA1、电流互感器TA2 ;真空接触器KM4的接线端N2A、N2B、N2C之间 连接电流互感器TA3、电流互感器TA4，连接后分别构成星点回路。
专利摘要本实用新型涉及一种双功率输出的变频器。包括变压器TI，逆变器BUF1，逆变器BUF2，转换控制电路，所述变压器TI输出多组二次延边移相三相电压电流，同时供给逆变器BUF1和逆变器BUF2的各功率单元，真空接触器KM2、真空接触器KM3控制逆变器BUF1的变频电压电流的输出与工作，真空接触器KM4、真空接触器KM5控制逆变器BUF2的变频电压电流的输出与工作，逆变器BUF1和逆变器BUF2各自的输出控制真空接触器KM3和真空接触器KM5的输出端分别连接转换开关QS的进线侧，转换开关QS的出线侧为变频器输出端。本实用新型打破了传统单一结构变频器的应用范围受限制的局面，为冶金、矿山、煤矿、特别是大功率控制场所提供了一种结构简单、可靠性高的变频器。
文档编号H02P27/06GK202918200SQ20122050289
公开日2013年5月1日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者许登举 申请人:开封市中南电器技术有限公司