一种新型6kV矿用防爆变频器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变频器，具体涉及一种新型6KV矿用防爆变频器结构。
【背景技术】
[0002]随着国家能源结构的调整，小型煤矿因为低效的开采效率，潜在的不安全因素不断的被淘汰，大型自动化设备在大型煤矿中占据着越来越重要的作用。变频器作为一种节能设备，不仅可以提高煤矿的开采效率，同时还能够在电机的启动和控制中起到非常明显的作用。大型煤矿底下的生产加工设备的电机大多为高电压大功率等级，因此未来几年高电压等级的矿用防爆变频器的需求较大。
[0003]虽然目前市场上地面上用的变频器以及比较成熟，但是由于矿井地下的恶劣环境，有甲烷等爆炸性气体和粉尘等存在，必须在电气设备外部加上合适的防爆外壳进行隔离，但是封闭的空间很难解决散热的问题，尤其是6kV电压等级的大功率变频器更是很少。另外。相对于中高压变频器设备相对庞大的体积，存在着在煤矿井下狭小的空间内安装空间不够，操作不方便，运行维护难，连接线缆难等问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型6KV矿用防爆变频器结构，具有散热效果好，结构简单、紧凑，体积小，接线少的特点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种新型6KV矿用防爆变频器结构，所述变频器结构由依次连接的变压器腔1、变频器主体腔2和输出滤波腔3三部分组成；所述变压器腔1、变频器主体腔2和输出滤波腔3外部分别为变压器腔防爆壳1-1、变频器主体腔防爆壳2-1、输出滤波腔防爆壳3-1 ;所述变压器腔I内放置变压器，变频器主体腔2内依次放置有U相单元2-2、V相单元2-3、W相单元2-4、水冷系统及其控制柜2-5四部分组成，所述水冷系统及其控制柜2-5的水冷系统由内循环水冷系统和外循环水冷系统组成。
[0007]所述变压器腔I与变频器主体腔2之间由三组第一三合一高压电缆4-1连接，所述变频器主体腔2与输出滤波腔3之间由一组第二三合一高压电缆4-2连接，所述输出滤波腔3外接一组第三三合一高压电缆4-3。
[0008]所述内循环水冷系统包括内循环水上管道2-6和内循环水下管道2-7 ;所述水冷系统及其控制柜2-5内冷水出口由内循环水上管道2-6与U相单元2-2、V相单元2_3和W相单元2-4的入口相连，所述U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2_4的出口由内循环水下管道2-7与水冷系统及其控制柜2-5内冷水入口相连；所述外循环水冷系统包括腔体外部上管2-8和腔体外部下管2-9 ;所述腔体外部上管2-8与水冷系统及其控制柜2-5外冷水入口相连，水冷系统及其控制柜2-5外冷水出口与腔体外部下管2-9相连。
[0009]所述内循环水冷系统水与外循环水冷系统的水都经过水冷系统及其控制柜2-5内部的水冷板5 ;所述水冷板5内部，左边水管5-1与右边水管5-2并排排列，所述右边水管5-2自上而下流过外循环水冷系统的水，所述左边水管5-1自下而上流过内循环水冷系统的水。
[0010]所述内循环水冷系统的水流经U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2_4，其水管表面紧贴U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2-4的功率器件。
[0011]和现有技术相比较，本发明具备如下优点:
[0012]1、本发明将整个变频器系统分成了三个部分，每个部分的体积可以缩小到煤矿井下安装尺寸的要求之内，每个箱体的运输、安装以及维护方便；每个腔体的防爆外壳设计与开发难度降低，节约了加工成本。
[0013]2、变频器的冷却方式采用水冷结构，即内循环水冷系统和外循环水冷系统，解决了防爆壳体内功率单元器件的发热问题。传统高压变频器的冷却方式为强制冷却方式；本发明采用水冷冷却方式，散热器表面与流体的温差比较小，一方面提高了整机变频器的运行功率，另一方面可以降低芯片的温度，提高其寿命，增强系统的可靠性。
[0014]3、变频器的每个腔体之间的连接线缆都采用三合一的高压线缆，减少了腔体之间的连接线缆数目，增加了系统的可靠性；防爆外壳的设计上减少了接口数目，降低了防爆设计上的难度，节约加工成本。
【附图说明】
[0015]图1是本发明新型6KV矿用防爆变频器结构示意图。
[0016]图2是水冷系统及其控制柜内部的水冷板结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0018]如图1所示，一种新型6KV矿用防爆变频器结构，所述变频器结构由依次连接的变压器腔1、变频器主体腔2和输出滤波腔3三部分组成；所述变压器腔1、变频器主体腔2和输出滤波腔3外部分别为变压器腔防爆壳1-1、变频器主体腔防爆壳2-1、输出滤波腔防爆壳3-1 ;所述变压器腔I内放置变压器，变频器主体腔2内依次放置有U相单元2-2、V相单元2-3、W相单元2-4、水冷系统及其控制柜2-5四部分组成，所述水冷系统及其控制柜2-5的水冷系统由内循环水冷系统和外循环水冷系统组成。其中U相单元2-3、V相单元2-4、W相单元2-5结构相同。
[0019]作为本发明的优选实施方式，变压器腔I与变频器主体腔2之间由三组第一三合一高压电缆4-1连接，所述变频器主体腔2与输出滤波腔3之间由一组第二三合一高压电缆4-2连接，所述输出滤波腔3外接一组第三三合一高压电缆4-3。U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2-4的输入端分别接入变压器腔的一组三合一高压电缆，U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2-4的输出端均为一根线缆输出相电压，将三个单元输出端单独的线缆组合成一组三合一线缆由变频器主体腔连接到滤波腔的输入端。
[0020]内循环水冷系统中，通过水冷系统及其控制柜2-5内水泵的作用，内循环水冷系统水流方向由水冷系统及其控制柜2-5经内循环水上管道2-6流向U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2-4，经内循环水下管道2-7流回水冷系统及其控制柜2-5 ;外循环水冷系统水流方向由腔体外部经上管2-8流入水冷系统及其控制柜2-5，经腔体外部下管2-9流出水冷系统及其控制柜2-5。内循环水冷系统的水流经U相单元2-2、V相单元2-3和W相单元2-4，将表面紧贴水管的功率单元器件的热量带至水冷系统及其控制柜2-5内的水冷板5上，外循环水经过水冷板5与内循环水产生对流作用将水冷板5上的热量带至变频器主体腔2外部。
[0021]如图2所示，所述内循环水冷系统水与外循环水冷系统的水都经过水冷系统及其控制柜2-5内部的水冷板5 ;所述水冷板5内部，左边水管5-1与右边水管5-2并排排列，所述右边水管5-2自上而下流过外循环水冷系统的水，所述左边水管5-1自下而上流过内循环水冷系统的水。
[0022]本发明通过增加变频器箱体数量，缩小了每个箱体的体积，方便了变频器的运输、安装以及维护；降低了每个腔体防爆外壳设计与开发的难度，节约了加工成本。此外，采用水水冷冷却方式，解决了防爆壳体内功率单元器件的发热问题。与传统的强制冷却方式相比，散热器表面与流体的温差比较小，一方面提高了整机变频器的运行功率，另一方面降低了芯片的温度，提高其寿命，增强了系统的可靠性。采用三合一的高压线缆，减少了腔体之间的连接线缆数目，增加了系统的可靠性；减少了防爆外壳接口数目，降低了防爆设计上的难度，节约加工成本。
【主权项】
1.一种新型6KV矿用防爆变频器结构，其特征在于:所述变频器结构由依次连接的变压器腔(I )、变频器主体腔(2)和输出滤波腔(3)三部分组成；所述变压器腔(I )、变频器主体腔(2 )和输出滤波腔(3 )外部分别为变压器腔防爆壳(1-1)、变频器主体腔防爆壳(2-1)、输出滤波腔防爆壳(3-1);所述变压器腔(I)内放置变压器，变频器主体腔(2)内依次放置有U相单元(2-2 )、V相单元(2-3 )、W相单元(2-4 )、水冷系统及其控制柜(2-5 )四部分组成，所述水冷系统及其控制柜(2-5)的水冷系统由内循环水冷系统和外循环水冷系统组成。2.根据权利要求1所述的一种新型6KV矿用防爆变频器结构，其特征在于:所述变压器腔(I)与变频器主体腔(2)之间由三组第一三合一高压电缆(4-1)连接，所述变频器主体腔(2)与输出滤波腔(3)之间由一组第二三合一高压电缆(4-2)连接，所述输出滤波腔(3)外接一组第三三合一高压电缆(4-3 )。3.根据权利要求1所述的一种新型6KV矿用防爆变频器结构，其特征在于:所述内循环水冷系统包括内循环水上管道(2-6 )和内循环水下管道(2-7 );所述水冷系统及其控制柜(2-5)内冷水出口由内循环水上管道(2-6)与U相单元(2-2)、V相单元(2_3)和W相单元(2-4)的入口相连，所述U相单元(2-2)、V相单元(2-3)和W相单元(2_4)的出口由内循环水下管道(2-7)与水冷系统及其控制柜(2-5)内冷水入口相连； 所述外循环水冷系统包括腔体外部上管(2-8)和腔体外部下管(2-9);所述腔体外部上管(2-8 )与水冷系统及其控制柜(2-5 )外冷水入口相连，水冷系统及其控制柜(2-5 )外冷水出口与腔体外部下管(2-9)相连。4.根据权利要求1所述的一种新型6KV矿用防爆变频器结构，其特征在于:所述内循环水冷系统水与外循环水冷系统的水都经过水冷系统及其控制柜(2-5 )内部的水冷板(5 );所述水冷板(5)内部，左边水管(5-1)与右边水管(5-2)并排排列，所述右边水管(5-2)自上而下流过外循环水冷系统的水，所述左边水管(5-1)自下而上流过内循环水冷系统的水。5.根据权利要求3所述的一种新型6KV矿用防爆变频器结构，其特征在于:所述内循环水冷系统的水流经U相单元(2-2)、V相单元(2-3)和W相单元(2-4)，其水管表面紧贴U相单元(2-2 )、V相单元(2-3 )和W相单元(2-4)的功率器件。
【专利摘要】一种新型6KV矿用防爆变频器结构，由依次连接的变压器腔、变频器主体腔和输出滤波腔组成；所述变压器腔、变频器主体腔和输出滤波腔外部分别为变压器腔防爆壳、变频器主体腔防爆壳、输出滤波腔防爆壳；变压器腔内放置变压器，变频器主体腔内依次放置有U相单元、V相单元、W相单元、水冷系统及其控制柜四部分组成，水冷系统及其控制柜的水冷系统由内循环水冷系统和外循环水冷系统组成；所述变压器腔与变频器主体腔之间由三组第一三合一高压电缆连接，变频器主体腔与输出滤波腔之间由一组第二三合一高压电缆连接，输出滤波腔外接一组第三三合一高压电缆；本发明解决了变频器主体散热问题以及防爆问题，减少了连接线，整体体积得到分化，运输方便，维护简单。
【IPC分类】H02M1/00, H05K7/20
【公开号】CN104953797
【申请号】CN201510397103
【发明人】沈传文, 林凯, 刘宵辰, 熊宗振
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月8日