一种组合式四象限煤矿防爆变频器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种组合式四象限煤矿防爆变频器，包括一组由滤波单元、预充电单元、整流功率单元、高压直流支撑电容组、整流控制单元、整流显示/键盘及整流PWM驱动单元组成的整流器；至少一组由逆变功率单元、逆变控制单元、逆变显示/键盘及逆变PWM驱动单元组成的逆变器；所述逆变功率单元的输入端与整流器的高压直流支撑电容组并联，输出端与负载电连接，所述逆变显示/键盘通过逆变控制单元及逆变PWM驱动单元与逆变功率单元电连接；所述整流器的功率大于等于所述各组逆变器的功率总和。相对于现有变频器组合方式电机发电状态要将电能回馈给电网相比，减少了线路损耗，因此更加节能。
【专利说明】一种组合式四象限煤矿防爆变频器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变频器，尤其涉及一种组合式四象限煤矿防爆变频器。
【背景技术】
[0002]变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
[0003]四象限变频器的出现满足了各种工业应用需求，特别适用在起重提升设备等大惯量位能负载，设备的转动惯量GD较大，属反复短时连续工作制，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又较短，又要强力制动效果的场合或者需要长时重载电气制动的场合。
[0004]目前，当在某些场合需要多台电机工作时，则须使用相同数量的变频器，即相同数量的整流器和相同数量的逆变器来控制电机。
[0005]传统组合变频器就是简单的采用多个上述变频器进行组合，这种简单的变频器组合方式虽然可以使用，但是由于每台变频器都要包括相应组成单元和模块，经济性较差，而且这种结构还存在结构臃肿，所占空间较大的问题。此外，当需要多台电机协同工作时，由于不同变频器距离较远，之间的通讯信号可能会由于其传输线较长而受到干扰。并且每个整流器产生的直线母线电压反馈到电网，造成了电能的浪费。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本相对低廉、结构紧凑、体积较小、更节能且有效减少各变频器之间通讯的电磁干扰的组合式四象限煤矿防爆变频器。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种组合式四象限煤矿防爆变频器，其特征在于:包括
一组由滤波单元、预充电单元、整流功率单元、高压直流支撑电容组、整流控制单元、整流显示/键盘及整流PWM驱动单元组成的整流器；所述滤波单元的输入端与电网电压电连接，输出端经预充电单元与整流功率单元电连接，所述整流显示/键盘通过整流控制单元及整流PWM驱动单元与整流功率单元电连接；
至少一组由逆变功率单元、逆变控制单元、逆变显示/键盘及逆变PWM驱动单元组成的逆变器；
所述逆变功率单元的输入端与整流器的高压直流支撑电容组并联，输出端与负载电连接，所述逆变显示/键盘通过逆变控制单元及逆变PWM驱动单元与逆变功率单元电连接；所述整流器的功率大于等于所述各组逆变器的功率总和。[0008]上述的组合式四象限煤矿防爆变频器，所述逆变器设置两组，分别与整流器并联。
[0009]上述的组合式四象限煤矿防爆变频器，所述逆变器设置三组，分别与整流器并联。
[0010]本发明组合式四象限煤矿防爆变频器的优点是:
I)成本降低。多个(二个或二个以上)变频器不需要相应数量的整流器和相应数量的逆变器，而只采用一个功率可满足条件的整流器和相应数量的逆变器组合。较于现有组合方式，本发明至少节省了一个滤波单元(一般采用LCL)、一个预充电单元(包括预充电电阻、接触器)、一个整流控制单元(主控板、整流功率接口板、开关电源)、一个整流功率单元(IGBT)、一个PWM驱动单元(驱动电路板、门极板)、一组高压直流支撑电容单元(电容组、直流母排)和一块整流显示/键盘；此外，若一个整流器和多个逆变器设计在同一柜体内，则至少可节省一个散热装置。虽然由于整流器功率要求的提高，会相应对以上组件的要求更高,但整体来看,采用本发明仍大大降低了成本,经济性能明显提高。
[0011]2)结构紧凑。由于整流器组件的减少，结构更加紧凑，所占空间更小。
[0012]3)节能。四象限变频器有两种工作状态:电动和发电状态。当各电机工作在不同状态时，处于发电状态的电机可将电能回馈给高压直流支撑电容，处于电动状态的电机可从所述电容中直接取电。相对于现有变频器组合方式电机发电状态要将电能回馈给电网相t匕，减少了线路损耗，因此更加节能。
[0013]4)电磁干扰降低。本发明将多个逆变器设计在同一柜体内，当需要多个电机协同工作时，其通讯信号线路更短，电磁干扰降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为传统组合变频器电路结构原理图；
图2为传统单个变频器正面结构示意图；
图3为传统单个变频器侧面结构示意图；
图4为本发明电路结构原理图；
图5为本发明单个变频器正面结构示意图；
图6为本发明单个变频器侧面结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
如图1所示，为传统变频器的电路结构原理图。其中，电路结构原理图包括:一个四象限变频器包括整流器和逆变器，所述整流器包括一个滤波单元2 (—般采用LCL，即电抗器-交流滤波电容-电抗器)、一个预充电单元3 (包括预充电电阻、接触器)、一个整流控制单元8 (主控板、整流功率接口板、开关电源)、一个整流功率单元(IGBT)4、一个整流PWM驱动单元10 (驱动电路板、门极板)、一组高压支撑电容单元5 (电容组、直流母排)和一块整流显示/键盘9等构成；所述逆变器包括一个逆变控制单元11 (主控板、逆变功率接口板、开关电源)、一个逆变功率单元(IGBT) 6、一个逆变PWM驱动单元13 (驱动电路板、门极板)和一块逆变显示/键盘12等构成；其中，电机7与逆变功率单元(IGBT)6电连接。此外，还包括整流功率单元和逆变功率单元共用的散热装置(如散热器、热管等)。其中整流功率接口板和逆变功率接口板统称功率接口板，功率接口板包括电流检测、电压检测、温度检测等检测功能，以及过流、过压、过温、过载等保护功能。
[0016]如图2、3所示，为传统组合变频器中单个变频器的正面及侧面结构图。包括如下元器件:第一输入电抗器1，交流滤波电容2，第二输入电抗器3，接触器4，预充电电阻5，三相输入铜排6，整流PWM驱动板7，整流门极板8和IGBT，高压直流支撑电容组9，直流母排10，整流侧功率接口板11，整流主控板12，整流显示/键盘13，整流开关电源14，逆变开关电源15，逆变显示/键盘16，逆变主控板17，逆变功率接口板18，逆变门极板19和IGBT，逆变PWM驱动板20，三相输出铜排21，散热装置22。
[0017]传统组合变频器中单个变频器的结构示意图如图2所示。图2中，输入滤波单元由第一输入电抗器I，交流滤波电容2和第二输入电抗器3构成；预充电单兀由接触器4和预充电电阻5构成；整流控制单元由整流侧功率接口板11，整流主控板12和整流开关电源14构成；整流功率单元和PWM驱动单元由整流PWM驱动板7，整流门极板8和IGBT构成；高压支撑电容单元由高压直流支撑电容组9和直流母排10构成。逆变控制单元由逆变开关电源15、逆变主控板17和逆变功率接口板18构成；逆变功率单元和驱动单元由逆变门极板19和IGBT及逆变PWM驱动板20构成。
[0018]如图4所示，一种组合式四象限煤矿防爆变频器，其特征在于:包括
一组由滤波单元2、预充电单元3、整流功率单元4、高压直流支撑电容组5、整流控制单元8、整流显示/键盘9及整流PWM驱动单元10组成的整流器；所述滤波单元2的输入端与电网电压I电连接，输出端经预充电单元3与整流功率单元4电连接，所述整流显示/键盘9通过整流控制单元8及整流PWM驱动单元10与整流功率单元4电连接；
至少一组由逆变功率单元6、逆变控制单元11、逆变显示/键盘12及逆变PWM驱动单元13组成的逆变器；
所述逆变功率单元6的输入端与整流器的高压直流支撑电容组5并联，输出端与电机7电连接，所述逆变显示/键盘12通过逆变控制单元11及逆变PWM驱动单元13与逆变功率单元6电连接；所述整流器的功率大于等于所述各组逆变器的功率总和。
[0019]本发明的采取的策略是一个整流器产生一个直流母线电压，所述母线电压作为多个逆变器的输入电压进而拖动多个电机，其前提条件是所述整流器的功率不小于所述多个逆变器功率之和。本发明特征在于:对于多个电机，采用相应数量的逆变器进行控制，但是只采用一个满足条件的整流器来提供各逆变器所需的直流电压。具体结构为:整流器包括一个滤波单元、一个预充电单元、一个整流控制单元、一个功率单元(IGBT)、一个整流PWM驱动单元、一组高压支撑电容单元和一个整流显示/键盘；逆变器包括相应数量的逆变控制单元(IGBT)、相应数量的逆变功率单元、相应数量的逆变PWM驱动单元和相应数量的逆变显示/键盘；另外，若以上所述组件可以设计在一个柜体内，则所有IGBT可共用一个散热装置(如散热器、热管等)。
[0020]实施例1:
图5、6为本发明变频器组合方式的结构示意图，为两个逆变器的组合。
[0021]如图5、6所不,包括:第一输入电抗器I,交流滤波电容2,第二输入电抗器3,接触器4，预充电电阻5，三相输入铜排6，整流驱动板7，整流门极板和IGBT8，高压直流支撑电容组9，直流母排10，整流器功率接口板11.，整流主控板12，整流显示/键盘13，整流开关电源14，逆变I开关电源15，逆变I显示/键盘16，逆变I主控板17，逆变I功率接口板18，逆变I门极板和IGBT19，逆变I驱动板20，逆变I三相输出铜排21，逆变2开关电源22，逆变2显示/键盘23，逆变2主控板24，逆变2功率接口板25，逆变2门极板和IGBT26，逆变2驱动板27，逆变2三相输出铜排28，散热装置29。
[0022]输入滤波单元由1、2和3构成；预充电单元由4和5构成；整流器控制单元由11、12和14构成；整流器功率单元和PWM驱动单元由7、8构成；高压支撑电容单元由9和10构成。逆变器I控制单元由15、17和18构成；逆变器I功率单元和驱动单元由19和20构成；逆变器2控制单元由22、24和25构成；逆变器2功率单元和驱动单元由26和27构成。另外，15-21为逆变器I的组成部分，22-28为逆变器2的组成部分。
[0023]实施例2:
本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于:所述逆变器设置一组，与整流器并联。
[0024]实施例3:
本实施例与实施例1、2相同部分不再赘述，其不同之处在于:所述逆变器设置三组，该三组逆变器分别通过逆变功率单元6与整流器的高压直流支撑电容组5并联。
[0025]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种组合式四象限煤矿防爆变频器，其特征在于:包括 一组由滤波单元、预充电单元、整流功率单元、高压直流支撑电容组、整流控制单元、整流显示/键盘及整流PWM驱动单元组成的整流器；所述滤波单元的输入端与电网电压电连接，输出端经预充电单元与整流功率单元电连接，所述整流显示/键盘通过整流控制单元及整流PWM驱动单元与整流功率单元电连接； 至少一组由逆变功率单元、逆变控制单元、逆变显示/键盘及逆变PWM驱动单元组成的逆变器； 所述逆变功率单元的输入端与整流器的高压直流支撑电容组并联，输出端与负载电连接，所述逆变显示/键盘通过逆变控制单元及逆变PWM驱动单元与逆变功率单元电连接；所述整流器的功率大于等于所述各组逆变器的功率总和。
2.根据权利要求1所述的组合式四象限煤矿防爆变频器，其特征是:所述逆变器设置两组，分别与整流器并联。
3.根据权利要求2所述的组合式四象限煤矿防爆变频器，其特征是:所述逆变器设置三组，分别与整流器并联。
【文档编号】H02M7/00GK103607123SQ201310588131
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】吕洪章 申请人:青岛威控电气有限公司