一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻器，具體涉及一種級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)煤炭生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，礦用防爆變頻器在煤礦井下的調(diào)速應(yīng)用發(fā)揮了良好的調(diào)速性能和節(jié)能降耗的作用，并得到了廣泛的應(yīng)用。目前礦用防爆變頻器向高電壓、大功率趨勢(shì)發(fā)展。而級(jí)聯(lián)H橋式高壓變頻調(diào)速技術(shù)是在高壓變頻領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的一種技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型礦用高壓防爆變頻器采用的功率單元輸出電壓為低電壓，功率單元采用兩電平電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此要構(gòu)成高壓、大功率變頻器就需要每一相串聯(lián)多個(gè)功率單元。功率單元的數(shù)目增加將導(dǎo)致變頻器的體積增大。功率單元需要獨(dú)立的直流電源，功率單元數(shù)目越多，需要的直流電源數(shù)目也越多，造成移相變壓器的體積增大、成本升高。礦井下巷道空間狹小，設(shè)備體積太大不便于運(yùn)輸及安裝。此外，功率單元數(shù)目越多，需要的可控開(kāi)關(guān)器件也越多，系統(tǒng)可靠性下降，損耗增加、效率降低。功率單元數(shù)目越多，功率節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，連接難度越大。傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型礦用高壓防爆變頻器采用的功率單元為兩電平橋式結(jié)構(gòu)，雖然這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出諧波較高，對(duì)所拖電機(jī)的耐壓要求也較高，易造成電機(jī)燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，所需的功率單元模塊數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，所述變頻器由依次連接的移相變壓器、變頻器主體和輸出濾波器三部分組成；所述變頻器主體每相只串聯(lián)一個(gè)功率單元，所述功率單元的輸出電壓為3.4kV高電壓，變頻器整機(jī)輸出的線電壓為6kV ;所述變頻器的預(yù)充電部分由變頻器主體前移至移相變壓器內(nèi)。
[0007]所述移相變壓器一次側(cè)輸入電壓為10kV，二次側(cè)輸出三組3.4kV隔離電壓。
[0008]所述功率單元包括依次連接的整流部分、直流濾波部分和逆變輸出部分；所述整流部分采用6脈波整流電路，由6個(gè)整流二極管組成，每?jī)蓚€(gè)整流二極管串聯(lián)構(gòu)成一條支路，6個(gè)整流二極管構(gòu)成的三條支路并聯(lián)形成整流部分；所述直流濾波部分由串聯(lián)的2個(gè)濾波電容和串聯(lián)的2個(gè)均壓電阻再并聯(lián)后形成；所述逆變輸出部分采用二極管箝位式三電平橋式電路結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)包括8個(gè)高壓IGBT和反并聯(lián)在每個(gè)高壓IGBT上的高壓二極管，每4個(gè)高壓IGBT串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂，8個(gè)高壓IGBT構(gòu)成的兩個(gè)橋臂并聯(lián)后接入回路；直流濾波部分的中心點(diǎn)O由并聯(lián)在一個(gè)橋臂上的兩個(gè)箝位二極管或另一個(gè)橋臂上的兩個(gè)箝位二極管引出，并分別接到兩個(gè)橋臂的中間。
[0009]所述預(yù)充電部分由高壓真空接觸器及預(yù)充電阻組成，預(yù)充電部分位于移相變壓器的一次側(cè)。
[0010]所述濾波電容采用高壓大容量薄膜電容。
[0011]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、功率單元采用高輸出電壓功率單元，每個(gè)功率單元輸出電壓為3.4kV，這樣變頻器每相只需串聯(lián)I個(gè)功率單元，輸出線電壓即可達(dá)到6kv。本發(fā)明減少了功率單元的數(shù)目，減小了變頻器主體的體積，減少了器件的數(shù)目，電路結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，接線少，連接難度降低。功率單元的數(shù)目減少，所需的隔離電源數(shù)目也相應(yīng)減少，有助于減小移相變壓器的體積。
[0013]2、功率單元逆變輸出部分采用三電平結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)相比，輸出波形得到改善，諧波小，損耗低，效率高。
[0014]3、傳統(tǒng)變頻器的預(yù)充電部分位于整流部分與直流濾波部分之間。預(yù)充電部分的高壓真空接觸器及預(yù)充電阻體積較大，將預(yù)充電部分由變頻器主體前移至移相變壓器內(nèi)，不但減少了預(yù)充電部分的數(shù)目，而且改善了變頻器主體機(jī)芯的結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本，控制更加簡(jiǎn)單，也有效減小了變頻器主體的體積。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是功率單元電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明所述級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器由移相變壓器、變頻器主體、輸出濾波器三部分組成。變頻器主體包括3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的功率單元，每個(gè)功率單元構(gòu)成一相，功率單元輸出電壓為3.4kV，變頻器整機(jī)輸出線電壓為6kV。因?yàn)橹挥?個(gè)功率單元，所以移相變壓器只需提供3個(gè)隔離電源。
[0019]如圖1所示，由高壓真空接觸器及預(yù)充電阻組成的預(yù)充電部分位于移相變壓器的一次側(cè)。
[0020]功率單元原理電路如圖2所示，由整流部分、直流濾波部分和逆變輸出部分組成。整流部分采用6脈波整流電路，由6個(gè)整流二極管(VDl?VD6)組成。每?jī)蓚€(gè)整流二極管串聯(lián)在一起構(gòu)成一條支路，三條支路并聯(lián)在一起。直流濾波部分由串聯(lián)的2個(gè)濾波電容(Cl?C2)和串聯(lián)的2個(gè)均壓電阻(R3?R4)組成，濾波電容采用高壓大容量薄膜電容。逆變器輸出部分采用二極管箝位式三電平橋式電路結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由高壓IGBT(VI1?VI8)和高壓二極管(VD11?VD18)組成。每個(gè)高壓IGBT均反并聯(lián)有二極管，每4個(gè)IGBT串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂并聯(lián)后接入回路。直流濾波部分的中心點(diǎn)O由兩個(gè)箝位二極管VD7和VD8 (或VD9和VD10)引出，分別接到兩個(gè)橋臂的中間。
[0021]本發(fā)明的工作原理為:當(dāng)移相變壓器前級(jí)高壓斷路器閉合時(shí)，1kV高壓電送入移相變壓器，此時(shí)高壓真空接觸器處于斷開(kāi)狀態(tài)，預(yù)充電阻接入主電路，預(yù)充電開(kāi)始。當(dāng)預(yù)充電完成時(shí)，高壓真空接觸器閉合，將預(yù)充電阻短路。移相變壓器的二次側(cè)提供三組3.4kV電壓的隔離電源，分別為變頻器主體的三個(gè)功率單元供電。功率單元的整流部分將交流電變換成直流電，直流電經(jīng)過(guò)濾波電容濾波后，再由逆變部分變換成交流電，之后再經(jīng)過(guò)輸出濾波器，最終輸出給負(fù)載。
[0022]通過(guò)減少功率單元的數(shù)目，減少了變頻器主體的體積，也減少了獨(dú)立隔離電源的數(shù)目，有助于減小移相變壓器的體積，這些都有利于設(shè)備在礦井下的運(yùn)輸、安裝與維護(hù)。此夕卜，功率單元數(shù)目的減少，減少了器件的數(shù)目，降低了損耗，設(shè)備的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，接線難度降低，可靠性得到改善。功率單元逆變輸出部分采用三電平結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)相比，輸出波形得到改善，諧波小，損耗低，效率高。將預(yù)充電部分由變頻器主體前移至移相變壓器內(nèi)，減少了預(yù)充電部分的數(shù)目，改善了變頻器機(jī)芯的結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本，控制更加簡(jiǎn)單，也有效減小了變頻器的體積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，其特征在于:所述變頻器由依次連接的移相變壓器、變頻器主體和輸出濾波器三部分組成；所述變頻器主體的每相只串聯(lián)一個(gè)功率單元，所述功率單元的輸出電壓為3.4kV高電壓，變頻器整機(jī)輸出的線電壓為6kV ;所述變頻器的預(yù)充電部分由變頻器主體前移至移相變壓器內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，其特征在于:所述移相變壓器一次側(cè)輸入電壓為10kV，二次側(cè)輸出三組3.4kV隔離電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，其特征在于:所述功率單元包括依次連接的整流部分、直流濾波部分和逆變輸出部分；所述整流部分采用6脈波整流電路，由6個(gè)整流二極管組成，每?jī)蓚€(gè)整流二極管串聯(lián)構(gòu)成一條支路，6個(gè)整流二極管構(gòu)成的三條支路并聯(lián)形成整流部分；所述直流濾波部分由串聯(lián)的2個(gè)濾波電容和串聯(lián)的2個(gè)均壓電阻再并聯(lián)后形成；所述逆變輸出部分采用二極管箝位式三電平橋式電路結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)包括8個(gè)高壓IGBT和反并聯(lián)在每個(gè)高壓IGBT上的高壓二極管，每4個(gè)高壓IGBT串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂，8個(gè)高壓IGBT構(gòu)成的兩個(gè)橋臂并聯(lián)后接入回路；直流濾波部分的中心點(diǎn)O由并聯(lián)在一個(gè)橋臂上的兩個(gè)箝位二極管或另一個(gè)橋臂上的兩個(gè)箝位二極管引出，并分別接到兩個(gè)橋臂的中間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，其特征在于:所述預(yù)充電部分由高壓真空接觸器及預(yù)充電阻組成，預(yù)充電部分位于移相變壓器的一次側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，其特征在于:所述濾波電容采用高壓大容量薄膜電容。
【專(zhuān)利摘要】一種新型級(jí)聯(lián)型6kV礦用高壓防爆變頻器，所述變頻器由依次連接的移相變壓器、變頻器主體和輸出濾波器三部分組成；所述移相變壓器一次側(cè)輸入10kV，二次側(cè)輸出三組3.4kV隔離電壓；所述變頻器主體的每相只串聯(lián)一個(gè)功率單元，所述功率單元的輸出電壓為3.4kV高電壓，整機(jī)輸出的線電壓為6kV；所述功率單元包括依次連接的整流部分、直流濾波部分和逆變輸出部分，所述逆變輸出部分采用二極管箝位式三電平橋式電路結(jié)構(gòu)；所述變頻器將預(yù)充電部分由變頻器主體前移至移相變壓器內(nèi)；本發(fā)明減少了功率單元的數(shù)目，減小了變頻器主體的體積，減少了器件的數(shù)目，電路結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，接線少，連接難度降低,控制簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。
【IPC分類(lèi)】H02M5/458
【公開(kāi)號(hào)】CN104883075
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510364138
【發(fā)明人】沈傳文, 劉宵辰, 林凱, 熊宗振
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日