了满足普通变频器的要求，还要满足防爆、矿 井提升机工艺、煤矿安标的要求，因此不仅要做硬件安全联锁，还要通过软件编程做软件安 全联锁。现有的防爆变频器大多针对常规保护做安全连锁，保护程度有限，而且存在隐患， 如：绝缘老化、破损、放电电路故障、带电打开隔爆壳体及放电时间过长等问题。
[0030] 如图1至图11中，本矿井提升机用防爆变频器采用多重化安全连锁保护系统，通 过机械闭锁开关、电气硬件等方式来实时监测防爆变频器的安全系统，防爆变频器多重安 全连锁系统主要由快开门安全闭锁、充放电安全闭锁、漏电检测安全闭锁、多路PWM故障闭 锁和常规安全保护等构成，形成一套完备的安全闭锁保护系统，按照保护等级及类别，分为 一、二、三、四级保护，机械安全闭锁保护为一级，绝缘检测、充放电安全闭锁为二级，PWM驱 动信号及故障闭锁为三级，常规安全保护为四级，数字越小，等级越高，故障和保护反应时 间越短。系统一、二、三级保护均是在主回路断电的情况下进行安全闭锁的，只有四级保护 是在主回路通电情况下进行安全保护的，所以在主回路送电前，必须要通过一、二、三级保 护检测才可以送电，一旦有异常，直接进入故障状态并闭锁，安全可靠性有保障。另外，在箱 门上增加无源交直流带电显示功能，可以在不打开箱门的情况下，观察防爆变频器的带电 状态，避免了带电误操作现象的发生，提高系统整体安全系数。
[0031] 1、快开门安全闭锁机构主要由左右箱门挡块、上下齿条、旋钮齿轮、转换开关旋 钮、导向块、垫板和连接轴组成，左右箱门挡块安装在箱门上，其他构件安装在壳体上，转动 开关旋钮可实现主电路的接通和关断。通常情况下，快开门隔爆壳体打开时，首先搬动操作 手柄，使箱门上移脱离卡条，然后向外旋转操作手柄打开箱门。在防爆壳体上安装连锁结构 后，转换开关旋钮带动转换开关实现接通和关断，同时带动连锁机构运动，上下齿条连锁伸 出和缩进，通过固定在防爆壳体上的箱门挡块限制箱门上移。防爆变频器正常工作时，转换 开关旋钮开启，主电路导通，隔爆壳体锁紧。快开门防爆变频器隔爆壳体打开时，需首先转 动转换开关旋钮，关闭电源，同时上下齿条缩进，搬动左右操作手柄，手柄带动凸轮运动使 箱门向上移动脱离卡条，再向外旋转手柄箱门打开。若没有关闭电源，则上下齿条限制了箱 门上移，箱门无法开启。该结构可确保断电情况下才可开启箱门操作。
[0032] 2、充放电安全闭锁装置直接并联在直流侧正负极两端，放电电路由特殊真空接触 器和小功率耐高压电阻构成，其中特殊真空接触器完全为自主研制，在变频器停止工作时 靠机械装置使真空接触器保持导通状态，进而直流侧正母线、接触器、电阻、直流侧负母线 构成通路进行放电，当变频器工作时靠电磁作用使真空接触器保持断开状态，进而直流侧 正母线、接触器、电阻、直流侧负母线构成的回路断开，停止放电，并将放电电路与整流电 路、预充电电路、直流侧储能电路的信号反馈给控制电路，利用软件进行安全互锁，严禁变 频器工作时放电电路工作。
[0033] 3、变频器主电路对地绝缘降低到表1动作值应实现主电路漏电闭锁，当对地绝缘 电阻上升到漏电闭锁动作值1. 5倍时应自动解除闭锁。
[0034]表1
[0035]
[0036] 漏电检测安全闭锁装置一端接在防爆变频器输出端，另一端连接大地，漏电闭锁 检测电路由高压接触器、漏电闭锁检测装置构成，通过软件对其进行控制，在变频器主回路 上电前，高压接触器闭合，使漏电闭锁检测装置工作，对防爆变频器主回路绝缘进行检测， 若绝缘无问题，则允许主回路上电，若有问题，则报故障禁止上电；同时在防爆变频器工作 时，严禁高压接触器闭合，使漏电闭锁检测回路与主回路断开。
[0037] 4、在对上下桥臂PWM驱动信号进行过互锁检测的前提条件下，该多路驱动信号转 接电路板利用非门、与门集成芯片构建了硬件逻辑互锁电路，并利用电容充放电的非线性 特性来替代死区特性。另外，增加了故障信号的通道数，避免了故障信号通道的复用，提高 了追踪故障信号的精确度。最后，利用与非门集成芯片替代三极管等分立器件，构成指示显 示电路，可以清楚的观察相应信号是否正常，随着并联信号处理接口的增加，只需增加指示 显示电路集成芯片的片数即可。如此，该多路驱动信号转接板扩展性更好，并且增强了系统 整体性能的可靠性。
[0038] 5、无源交直流带电显示电路，用以显示防爆变频器带电状态。此电路直接连接在 主回路进线交流电源R、S、T(660V/1140VAC)侧和直流母线正、负极（1100V/1900VDC)， 通过η个电阻R串联分压和稳压电路WY稳压，将稳压后的低压电源提供给LED发光管进行 交流三相、直流两相分别独立带电显示，此电路可以持续工作，即使断电后也能指示电源电 能衰减的过程，最低可显示200V左右的直流电；同时为保证安全，若显示电路故障，将使电 阻烧断变成断路，自动与主回路断开，避免故障扩大。
[0039] 在图2中双快开门连锁机构（1)、转换开关（2)、卡条（3)、隔爆壳体（4)、箱门（5) 和操作手柄（6)共同构成快开门连锁机构。
[0040] 在图3和图4中，双快开门连锁结构（1)与转换开关（2)通过中间的连接轴连接， 转动转换开关旋钮（1-3)可实现主电路的接通与关断。当防爆变频器正常工作时，转换双快 开门连锁结构（1)上面的开关旋钮（1-3)开启，隔爆壳体（4)锁紧。若要打开快开门防爆变 频器隔爆壳体（4)时，首先转动转换开关旋钮（1-3)，关闭电源，同时上下齿条（1-2)、（ 1-5) 缩进，搬动左右操作手柄（6 )，带动凸轮运动使箱门（5 )向上移动脱离卡条（3 )，再向外旋转 左右操作手柄（6)，箱门（5)打开。若没有关闭电源，则上下齿条（1-2) (1-5)限制箱门（5) 上移，箱门（5)无法开启。
[0041] 另外，该连锁结构同样适用于单快开门防爆壳体，只需去除单侧箱门挡块（1-1)和 齿条（1_2)。
[0042] 在图5中由整流电路（7)、预充电电路（10)、直流储能电路（8)、控制电路（11)和 放电电路（9)共同构成直流电容放电系统，其中放电电路（9)由直流侧正、负母线、特殊真 空接触器（9-1)和小功率耐高压电阻（9-2)构成。
[0043] 当变频器上电开始工作时，控制电路（11)发出控制信号，依靠电磁作用使特殊真 空接触器（9-1)保持断开状态，进而直流侧正母线、接触器、电阻、直流侧负母线构成的回路 断开，停止放电，并将放电电路（9)与整流电路（7)、预充电电路（10)、直流储能电路（8)的 信号反馈给控制电路（11 )，利用软件进行安全互锁，严禁变频器工作时放电电路工作。当变 频器停止工作时，依靠机械装置使真空接触器保持导通状态，进而直流侧正母线、特殊真空 接触器（9-1)、小功率耐高压电阻（9-2)、直流侧负母线构成通路进行放电。
[0044] 在图6中，在变频器主回路上电前，通过控制电路（11)发出信号指令，使漏电闭锁 检测电路（14)中的高压接触器（14-1)闭合，使漏电闭锁检测装置LB(14-2)工作，对防爆 变频器主回路绝缘进行检测，若绝缘无问题，则允许主回路上电，则逆变电路（12)开始工 作，使电机（13)驱动负载做功；若有问题，则报故障至控制电路（11)，禁止变频器主回路上 电；另外，当防爆变频器上电工作时，通过控制电路（11)使高压接触器（14-1)闭合，使漏电 闭锁检测电路（14)与变频器主回路断开，在变频器工作期间，通过软件指令严禁高压接触 器（14-1)闭合，保证防爆变频器的正常工作运行。
[0045] 在图7中，控制电路（11)的两路驱动光信号经过光电转换器（15)得到相对应的 电模拟信号，之后经过逻辑互锁电路（17)对其进行相应的逻辑处理，得到1路具有死区特 性的互补信号，再经过多路并联信号处理接口电路（19)处理，若单相桥臂需要η个单管开 关管并联，则将2路具有死区特性的互补信号扩展为η/2路互补信号，最后将多路并联信号 处理接口电路（19 )得到的η/2路互补驱动信号通过排线传送给全控型开关元器件（20 )，驱 动变频器主电路开关管的导通与关断。另外，全控型开关元器件（20)的驱动板检测到的故 障信号通过多路并联信号处理接口电路（19)反馈到指