一种矿用多功能变频器、组合式变频器的制作方法

1.本实用新型属于变频器领域，尤其涉及一种用于煤矿非瓦斯场所以及低瓦斯矿井部分区域或非煤矿山的矿用多功能变频器、组合式变频器。


背景技术：

2.电动机作为各类矿山采矿业各类设备主要的驱动核心，而为了提升电动机使用效率，节约生产成本，提供一个稳定可靠的运行环境，大多需要采用相应的变频器系统进行调控，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；近年来，全国非煤矿山安全生产工作取得明显成效，但安全基础仍然薄弱，事故总量仍然较大，重特大事故尚未得到根本遏制，安全生产形势依然严峻复杂，随着煤矿非瓦斯场所以及低瓦斯矿井部分区域或非煤矿山对于矿山安全生产要求逐渐提高，对于主要驱动控制核心设备的变频器要求也更加严格，目前大多数变频器产品对于具有瓦斯类爆炸气体的场合，均采用防爆型变频器，但是对于煤矿非瓦斯场所以及低瓦斯矿井部分区域或非煤矿山，所使用的防爆变频器维护困难、体积笨重，而普通变频器密封效果不好无法满足此类环境安全要求；另外，现有的变频器组成方式单一，灵活性差，不便于功能的扩展和变频器的组装。


技术实现要素：

3.本实用新型公开了一种矿用多功能变频器，采用模块化结构，通过优化后的l型风道结构，配合密封式设计，有效提高柜体防护等级。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一方面，提供了一种矿用多功能变频器，包括柜体、主控系统、电源控制组件、矿用单元式变频器组件、拓展电容、主电缆进出线组件、控制进出线组件、辅助驱动扩展变频器；柜体内部设有前后两个大腔体，前部大腔体自上而下通过两个隔板构成三个小腔体，后部大腔体设有风道；主控系统安装在所述柜体的上层腔体一侧；电源控制组件安装在所述柜体的上层腔体另一侧；矿用单元式变频器组件安装在所述柜体的中层腔体内且后部处在风道中；拓展电容安装在所述柜体的下层腔体内；主电缆进出线组件安装在所述后部大腔体的柜壁处；控制进出线组件安装在所述柜体的侧部柜壁处；辅助驱动扩展变频器整体插入风道内，并安装在柜体后侧腔体内。
6.在一些实施例中，所述风道为l型回折风道；所述l型回折风道的上风口布置在所述柜体的顶面处，l型回折风道的下风口布置在所述柜体的后面且靠近底面处。
7.在一些实施例中，在所述柜体的顶面安装有防护风罩，所述防护风罩中的进防护网口与所述上风口相连通。
8.在一些实施例中，所述矿用单元式变频器组件通过安装在所述隔板上的导轨滑入在所述柜体中。
9.在一些实施例中，所述矿用单元式变频器组件由型材式散热器、多个功率器件、多
个功率器件驱动板、交直流硫化母线组件、直流硫化母线组件、支撑电容、控制组件、电源组件、监测组件构成。
10.在一些实施例中，所述多个功率器件通过螺栓连接安装在型材式散热器上；所述多个功率器件驱动板分别与相应的功率器件连接安装；所述交直流硫化母线组件通过螺栓与功率器件连接安装；所述支撑电容通过螺栓安装在变频器支架上形成一个单元整体安装框架；所述直流硫化母线组件通过螺栓与所述交直流硫化母线组件和支撑电容相连形成一个完整的变频器主回路；所述控制组件、电源组件和监测组件通过螺栓安装在所述单元整体安装框架上。
11.在一些实施例中，所述控制组件、电源组件通过螺栓安装在一个金属屏蔽盒内；所述监测组件包括电流传感器、电压传感器、pt温度传感器。
12.在一些实施例中，所述矿用单元式变频器组件、拓展电容、辅助驱动扩展变频器直流侧通过直流公共母排实现电气连接；所述矿用单元式变频器组件、辅助驱动扩展变频器交流侧使用电缆或铜排通过主电缆进出线组件对外进行电气主回路连接；所述控制进出线组件与上位机进行电气连接。
13.在一些实施例中，所述主控系统采用多板卡式结构，内置信号通讯功能组件、主控功能组件、励磁控制功能组件、板卡电源功能组件；所述电源控制组件包含多路电源控制组件；所述柜体的前门采用铰链式旋开结构，所述柜体的后门采用移开式结构；所述前门、后门采用密封胶条密封。
14.另一方面，提供了一种组合式变频器，包括一个或多个矿用多功能变频器和一个或多个矿用一般型变频器；
15.所述一个或多个矿用多功能变频器通过螺栓或焊接方式与一个或多个矿用一般型变频器组合扩展。
16.在一些实施例中，所述矿用一般型变频器包括柜体，所述柜体中安装有拓展电容和矿用单元式变频器组件；所述矿用单元式变频器组件至少有两个，多个矿用单元式变频器组件组合形成多种电平拓扑结构变频器。
17.本实用新型有益效果：
18.本实用新型采用模块化结构，通过优化后的l型风道结构，配合密封式设计，有效提高柜体防护等级，主控系统内不同板卡组合，实现不同功能变频器驱动控制；同时在实现单个主变频功能的前提下，可选择扩展辅助变频系统；便于变频器的组合扩展，实现变频器的多样化组合。
附图说明
19.附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
20.在附图中：
21.图1为本实用新型的矿用多功能变频器整体示意图；
22.图2为本实用新型的矿用多功能变频器分解图；
23.图3为本实用新型的矿用多功能变频器内部图；
24.图4为本实用新型的矿用单元式变频器组件整体示意图；
25.图5为本实用新型的矿用单元式变频器组件分解图；
26.图6为本实用新型又一实施例的一种组合式变频器整体示意图；
27.图7为本实用新型的矿用变频器整体示意图。
28.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种矿用多功能变频器，包括柜体201、矿用单元式变频器组件202、拓展电容203、主电缆进出线组件204、控制进出线组件205、主控系统206、电源控制组件207、辅助驱动扩展变频器208。柜体201内部设有前后两个大腔体，前部大腔体自上而下通过两个隔板构成三个小腔体，后部大腔体设有风道；主控系统206安装在柜体201的上层腔体一侧；电源控制组件207安装在柜体201的上层腔体另一侧；矿用单元式变频器组件202安装在柜体201的中层腔体内且后部处在风道中；拓展电容203安装在柜体201的下层腔体内；主电缆进出线组件204安装在后部大腔体的柜壁处；控制进出线组件205安装在柜体201的侧部柜壁处；辅助驱动扩展变频器208整体插入风道内，并安装在柜体201后侧腔体内。
33.以下给出上述实施例关于柜体的一优选实施例：
34.柜体201前后分别设计了单门结构，前门2011采用铰链式旋开结构，后门2012采用移开式结构，风道为l型回折风道；l型回折风道的上风口2015布置在柜体201的顶面处，l型回折风道的下风口2014布置在柜体201的后面且靠近底面处。在柜体201的顶面安装有防护风罩2013，防护风罩2013中的进防护网2016口与上风口2015相连通。前门2011、后门2012采用d型密封胶条密封，增加柜体201防护，螺栓压紧连接；柜体结构满足多功能控制防护要求。
35.柜体201壳体采用多种材料组合焊接，主电缆进出线组件204位置采用不锈钢材质与柜体201整体焊接，表面主电缆涡流发热，提高电流使用寿命，其他采用碳钢材质，满足性
能情况下降低柜体成本，内部设计焊接多种横竖加强梁，提高柜体抗震性能，满足各种环境使用。
36.以下给出上述实施例关于主控系统、电源控制组件和辅助驱动扩展变频器的一优选实施例：
37.主控系统206采用多板卡式结构，内置信号通讯、主控、励磁控制、板卡电源等功能组件，在多组合变频器时提供一个稳定可靠的主控系统，同时内置散热风机，提高稳定性能，通过螺栓固定安装在前上部隔离腔体左侧位置，有效屏蔽变频器主回路电磁干扰。电源控制组件207包含多路电源控制组件，为整机系统控制电源、励磁驱动、变频器驱动电源、监测系统提供一个稳定可靠的供电系统，通过安装板螺栓固定安装在前上部隔离腔体右侧位置；辅助驱动扩展变频器208作为一个可扩展选配变频器组件，适用于现场辅助电机驱动，整体插入风道内，通过螺栓固定安装在柜体后侧腔体内。
38.以下给出上述实施例关于矿用单元式变频器组件的一优选实施例：
39.如图4、图5所示，矿用单元式变频器组件202包含型材式散热器2021、多个功率器件2022、多个功率器件驱动板2023、交直流硫化母线组件2024、直流硫化母线组件2025、支撑电容2026、控制组件2027、电源组件2028、监测组件2029。多个功率器件2022通过螺栓连接安装在型材式散热器2021上，多个功率器件驱动板2023分别与功率器件2022连接安装，交直流硫化母线组件2024包含直流硫化母线2024a、交流出线母排2024b组成，矿用单元式变频器组件202通过设计不同形式交直流硫化母线组件2024实现多种电平变频器拓扑原理，通过螺栓与功率器件2022连接安装，支撑电容2026通过螺栓安装固定在变频器支架2030上，巧妙的形成一个单元整体安装框架，直流硫化母线组件2025包含直直流硫化母线、进线母排，通过螺栓使交直流硫化母线组件2024与支撑电容2026连接形成一个完整的变频器主回路。
40.以下给出上述实施例关于控制组件、电源组件的一优选实施例：
41.控制组件2027可实现变频器触发控制、监测控制、信号传输、远程监控、供电等功能，对外只需要一组光纤及电源控制线进行数据传输、控制，结构更加美观、简洁，电源组件2028通过控制组件2027提供的电源，分路提供一个稳定的控制电源到功率器件驱动板2023、监测组件2029等使用，监测组件2029包含电流传感器、电压传感器、pt温度传感器等。
42.控制组件2027、电源组件2028通过螺栓安装在一个金属屏蔽盒内，形成一个具有屏蔽功能的组件，控制组件2027、电源组件2028组合组件及监测组件2029通过螺栓配合各类安装支架安装固定在支撑电容2026与变频器支架形成的单元整体安装框架上，不需要复杂的外壳结构实现单元式安装，整体结构更加简洁，在变频器支架上分别安装一个光滑的滑块，实现单元安装滑动。
43.进一步的方案：矿用单元式变频器组件202通过安装在隔板上的导轨2017滑入在l型回折风道内，使用螺栓固定安装，采用密封胶条压紧密封，隔绝柜体与风道交互；拓展电容203通过安装导轨2017滑入前侧腔体下部，使用螺栓固定安装。
44.主电缆进出线组件204设计在柜体后侧腔体与下风口2014中间，控制进出线组件205设计在柜体右侧；矿用单元式变频器组件202、拓展电容203、辅助驱动扩展变频器208直流侧通过直流公共母排实现电气连接，矿用单元式变频器组件202、辅助驱动扩展变频器208交流侧使用电缆或铜排通过主电缆进出线组件204对外进行电气主回路连接；控制进出
线组件205通过航空插座等方式与上位机等控制系统进行电气连接。
45.综上，本实用新型采用模块化结构，通过优化后的l型风道结构，配合密封式设计，有效提高柜体防护等级，主控系统内不同板卡组合，实现不同功能变频器驱动控制；同时在实现单个主变频功能的前提下，可选择扩展辅助变频系统。
46.如图6、图7所示，一种组合式变频器，包括一个或多个矿用多功能变频器1和一个或多个矿用一般型变频器2；矿用多功能变频器1、矿用一般型变频器2通过螺栓或焊接方式相互实现不同排列组合扩展。
47.矿用一般型变频器2包括柜体，柜体中安装有拓展电容103和矿用单元式变频器组件202；矿用单元式变频器组件202至少有两个，多个矿用单元式变频器组件202组合形成多种电平拓扑结构变频器。
48.具体的，一个或多个矿用多功能控制变频器1和一个或多个矿用一般型变频器2通过螺栓或焊接方式相互实现不同排列组合扩展，内部主回路通过铜排或电缆一拖多、变频器并联等连接方式，实现一拖多、超大功率并联拓展等变频器多样化组合，满足现场多台电机、超大功率电机等不同应用需求。
49.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
50.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本实用新型的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本技术所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。
51.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。