一种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及防爆技术领域，尤其是涉及一种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变 频器及方法，适用于煤矿井下提升机用660V/1140V四象限防爆变频器。
【背景技术】
[0002] 目前，防爆变频器作为一种新型节能环保产品，在煤矿井下、粉尘环境等易燃易爆 性场所的应用越来越普遍。根据矿井提升机的工艺要求，在调速的同时还需要实现四象限 运行。然而，煤矿井下环境恶劣、高温高湿，且对空间和安全要求极其苛刻，防爆变频器既要 实现隔爆以保证安全，又要实现变频调速性能，以满足工艺要求和节能指标，温升、EMC、可 靠性、安装维护简易性、体容比、调速比等问题成了产品设计的短板，尤其是应用在矿井提 升机场合，这些短板若处理不好，将给煤矿安全生产带来极大隐患。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有的矿井提升机专用防爆变频器电气绝缘监视、安全联锁等方面的不 足，易导致其存在诸多安全隐患，本发明提供了一种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变 频器及方法，不仅能够有效地解决上述安全隐患，同时还具有检测单元标准化、无源在线式 实时检测、安全报警等特点。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，包括：双快开门防爆变频器箱体、多 重化安全连锁保护系统，所述多重化安全连锁保护系统包括双快开门安全闭锁机构、多重 化安全连锁保护电路，所述双快开门防爆变频器箱体的箱门上设置有双快开门安全闭锁机 构，双快开门安全闭锁机构设置的转换开关与多重化安全连锁保护电路相连；多重化安全 连锁保护电路由充放电安全闭锁电路、漏电检测安全闭锁电路、多路PWM故障闭锁电路、无 源交直流带电显示电路和常规继电器安全保护电路构成。
[0005] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述双快开门防爆变频器箱体， 包括：双快开门连锁机构1、转换开关2、卡条3、隔爆壳体4、箱门5、操作手柄6,所述隔爆壳 体4设置有双开对称的箱门5,双开对称的箱门5之间设置有与转换开关2.连接的连锁机 构1，其中在箱门上设置有观察防爆变频器带电状态的无源交直流带电显示器。
[0006] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述快开门安全闭锁机构，包括： 连锁机构（1)、转换开关（2)、卡条（3)、隔爆壳体（4)、左右箱门（5)、操作手柄（6)，所述隔 爆壳体（4)的左右箱门（5)之间设置有连锁机构（1)，连锁机构（1)由左箱门挡块（1. 1)、右 箱门挡块（1. 6)、上齿条（1. 2)、下齿条（1. 5)、转换开关旋钮（1. 3)和导向块（1. 4)组成，转 换开关旋钮（1. 3)的转轴通过导向块（1. 4)与转换开关（2)连接，转换开关旋钮（1. 3)的转 轴端的方轴与上齿条（1. 2)、下齿条（1. 5)啮合连接，连锁伸出或缩进的上齿条（1. 2)、下齿 条（1. 5 )另一端分别与左右箱门（5 )上分别固定的左箱门挡块（1. 1)、右箱门挡块（1. 6 )配 合位接触；所述隔爆壳体（4)的左右箱门（5)上端分别与门轴上的左右操作手柄（6)相连， 左右箱门（5 )底端边设置有固定在隔爆壳体（4 )上的卡条（3 )。
[0007] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述充放电安全闭锁电路，包括： 放电电路9、整流电路7、预充电电路10、直流侧储能电路8、控制电路11，所述直流侧储能 电路8第一输入端与整流电路7相连，第二输入端与预充电电路10相连，直流侧储能电路 8输出端与放电电路9相连；所述放电电路9由真空接触器KM (9. 1)与小功率耐高压电阻 R (9. 2)电连接构成，放电电路的两端直接并联在直流侧正、负极两端； 其中，整流电路7的信号端与预充电电路10的信号端相连；预充电电路10、直流侧储 能电路8、放电电路9的信号端与控制电路11相连。
[0008] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述漏电闭锁检测电路由高压接 触器KM与漏电闭锁检测装置LB电连接构成，高压接触器KM -端与防爆变频器输出端点相 连，漏电闭锁检测装置LB -端与大地连接；防爆变频器输出端点为逆变电路与电机的连接 点；漏电检测安全闭锁电路的信号端通过信号线与控制电路相连；控制电路另一信号端通 过信号线与逆变电路信号端相连。
[0009] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述多路PffM故障闭锁电路，包 括：第一上下桥臂光电转换器、第二上下桥臂光电转换器、逻辑互锁电路、指示显示电路、多 路并联信号处理接口电路，连接控制电路11的第一上下桥臂光电转换器通过逻辑互锁电 路与多路并联信号处理接口电路相连，多路并联信号处理接口电路的驱动输出端、信号输 入端与全控型开关元件相连；多路并联信号处理接口电路的信号输出端通过指示显示电 路、第二上下桥臂光电转换器与控制电路11相连；其中，第一上下桥臂光电转换器输出端 与指示显示电路相连； 所述逻辑互锁电路，包括：非门电路、电容充放电电路、与门电路，所述非门电路通过电 容充放电电路与与门电路电连接；所述非门电路为六反相斯密特触发器，所述与门电路为 四组两输入端与门电路。
[0010] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器，所述无源交直流带电显示电路， 包括：无源交流带电显示电路、无源直流带电显示电路、PCB板，所述PCB板上的无源交流带 电显示电路通过A、B、C电极与三相电源相连，所述PCB板上的无源直流带电显示电路通过 正、负电极与直流电源相连；所述无源交流带电显示电路由三组发光电路星形连接，每组发 光电路由分压限流电阻与发光二极管串联构成；所述无源直流带电显示电路由分压限流电 阻、发光二极管和稳压二极管构成，η个分压限流电阻R-端与直流电源正电极相连，η个分 压限流电阻R另一端通过发光二极管与稳压二极管的正极相连；其中，第一稳压二极管至 第η稳压二极管为串联连接，第η稳压二极管的负极与直流电源负极相连。
[0011] -种矿井提升机用安全联锁保护的防爆变频器的防爆方法，采用防爆变频器多重 化安全联锁系统工作，其具体步骤如下： 1) 、对矿井提升机用四象限防爆变频器多重化安全联锁系统初始化； 2) 、对快开门安全闭锁机构运行闭锁的判断，当未闭锁是Ν，进入故障停止运行； 3) 、当快开门安全闭锁是Υ，进入充放电安全闭锁判断和漏电检测安全闭锁判断，当未 闭锁是Ν，进入故障停止运行； 4) 、当充放电安全闭锁和漏电检测安全闭锁均是Υ，进入多路PffM故障闭锁判断，当未 闭锁是Ν，进入故障停止运行； 5) 、当多路PffM故障闭锁是Y，进入常规安全保护判断，当未保护是N，进入故障停止运 行； 6) 、当常规安全保护判断全保是Y，四象限防爆变频器多重化安全联锁系统正常运行； 才能送电，一旦有异常，直接进入故障状态并闭锁，保证设备安全； 其中，所述开关连锁的方法，是防爆变频器正常工作时，转换开关（2)实现主电路的接 通，隔爆壳体（4)的左、右箱门（5)锁紧； 当隔爆壳体（4)的左、右箱门（5)需要打开时，首先转动转换开关旋钮（1. 3)，通过转换 开关（2)实现主电路的电源关闭，同时上齿条（1. 2)、下齿条（1. 5)缩进；搬动带凸轮的左右 操作手柄（6)，运动使左右箱门（5)向上移动，脱离卡条（3)，再向外旋转左右操作手柄（6)， 左、右箱门（5)打开； 当没有转动转换开关旋钮（1. 3)关闭电源，搬动左右操作手柄（6)，则上齿条（1. 2)、下 齿条（1. 5 )限制左、右箱门（5 )上移，左、右箱门（5 )无法开启。
[0012] 其中，充放电安全闭锁的方法，是当变频器上电开始工作时，控制电路（11)发出控 制信号，依靠电磁作用使真空接触器（9. 1)保持断开状态，进而直流侧正母线、接触器、电