10kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿用高压变频技术领域，具体地说，涉及一种1kV高压变频器。
【背景技术】
[0002]煤矿井下供电电压为10kV、6kV、3.3kV、1140V、660V、127V。目前井下变频器大多只能用1140V或660V供电，1kV电压等级的矿用隔爆变频器，在国内外还没有厂家可以生产。但地面非隔爆的1kV高压变频器已经发展了近10年，技术比较可靠。
[0003]地面非隔爆变频器的拓扑结构含有逆变部分功率器件串联结构和单相桥式SPffM逆变器直接串联结构。非隔爆变频器均为风冷结构，防护等级在IP31以下，其外壳采用钣金件，装配结构比较宽松，尺寸大，以上几点决定了这种高压变频器不能用于煤矿井下。
[0004]在所有的现代化矿井中，入井电压大部分为10kV，使用其他电压等级需要安装额外的电力变压器。煤矿井下主通风机和主运皮带的驱动电机大部分为10kV，目前一般应用场所中1kV电动机驱动只能控制电动机的启动，降低对电网冲击，而不能调节电动机转速，以达到节能目的。还有一些工况的1kV电动机，采用地面非隔爆变频器长距离供电，以达到软起和调速的目的，但是这种方式，影响变频控制精度，增加电缆损耗和沿线干扰，并且供电电缆长度受限，一般不超过1000米。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有井下矿用高压变频器存在的上述不足，提供一种1kV矿用隔爆兼本安多单元级高压变频器。
[0006]根据本实用新型一实施例，提供了一种1kV矿用隔爆兼本安多单元级高压变频器，包括依次机械连接的防爆高压开关壳体、防爆移变壳体和防爆变频壳体，在所述防爆高压开关壳体内安装有防爆高压开关，在所述防爆移变壳体内安装有整流变压器，在所述防爆变频壳体内安装有变频功率单元和变频控制单元，通过隔爆端子依次将防爆高压开关、整流变压器和变频功率单元进行电气连接；所述变频功率单元含有多个独立的功率单元模块，每个功率单元模块中含有整流电路、直流支撑电路和逆变电路，输出单相SPffM电压；将所述多个功率单元模块分成的三组，每组内的功率单元模块串联作为1kV变频器三相输出中的一相。
[0007]在根据本实用新型实施例高压变频器中，所述隔爆高压开关位于所述高压变频器的输入端，含有隔离开关、过压保护电路和短路保护电路。
[0008]在根据本实用新型实施例高压变频器中，所述整流变压器将1kV变压为24路690V三相电压，相邻两路690V电压的相位差为7.5°，所述整理变压器还设有1kV变380V线圈。
[0009]在根据本实用新型实施例高压变频器中，所述功率单元模块设有24个，每8个模块串联成一组组成1kV变频器三相输出中的一相，构成拓扑结构为48脉冲整流的级联逆变结构。
[0010]在根据本实用新型实施例高压变频器中，在所述防爆变频壳体内还安装有内循环冷却液系统，所述内循环冷却液系统包括冷却液循环栗、液冷散热板以及安装在散热板中的水道，冷却液循环栗与水道连接。
[0011]在根据本实用新型实施例高压变频器中，所述防爆变频壳体内设有绝缘框架，绝缘框架上设有多个用于安装功率单元模块的导轨。
[0012]本实用新型上述实施例提供的高压变频器，通过对变频功率单元的设计，使变频器输入端可以直接接入井下电网的1kV电压，并由防爆高压开关控制，变频器输出端可以直接接到1kV电动机，变频器可以直接输出波形近似正弦波1kV交流电；多个功率单元模块安装在绝缘框架的导轨上，采用抽屉式安装方式，易于维护。通过本实用新型上述实施例提供的高压变频器驱动井下1kV电机时，可以使电动机具备良好的软启动性能，对电网无冲击，降低机械冲击，降低磨损，且可以提高启动设备的启动力矩，使设备可以长时间在一定速度范围内运行，还可以达到节能减排、多级功率平衡的效果。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型具体实施例的外部壳体的结构示意图。
[0014]图2为本实用新型具体实施例的内部结构示意图。
[0015]图3为本实用新型具体实施例变频功率单元的主拓扑结构图。
[0016]图中，1、防爆高压开关壳体，2、防爆移变壳体，3、防爆功率壳体，4、变频器输入端，
5、变频器输出端，6、防爆高压开关，7、整流变压器，8、功率单元模块，9、变频控制单元。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【附图说明】本实用新型实施例的【具体实施方式】:
[0018]图1为本实用新型一实施例提供的一种1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器的外部壳体机构示意图。图2为所述1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器的内部结构示意图。所述1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器包括依次机械连接的防爆高压开关壳体1、防爆移变壳体2和防爆变频壳体3，在所述防爆高压开关壳体I内安装有防爆高压开关6，在所述防爆移变壳体2内安装有整流变压器7，在所述防爆变频壳体3内安装有变频功率单元和变频控制单元9。通过隔爆端子依次将防爆高压开关6、整流变压器7和变频功率单元进行电气连接；所述变频功率单元含有24个独立的功率单元模块8，每个功率单元模块中含有整流电路、直流支撑电路和逆变电路，输出单相SPffM电压；将所述24个功率单元模块分成的三组，每8个模块串联成一组组成1kV变频器三相输出中的一相，构成拓扑结构为48脉冲整流的级联逆变结构，可靠性高，输出谐波含量低。通过对功率单元模块的设计，使高压变频器的输入端可以直接接入井下电网的1kV电压，高压变频器的输出端可以直接接到1kV电压的电动机上，高压变频器可以直接输出波形近似正弦波的1kV交流电。
[0019]在根据本实用新型上述实施例高压变频器中，所述隔爆高压开关位于所述高压变频器的输入端，含有隔离开关、过压保护电路和短路保护电路。
[0020]在根据本实用新型上述实施例高压变频器中，所述整流变压器将1kV变压为24路690V三相电压，相邻两路690V电压的相位差为7.5°，所述整理变压器还设有1kV变380V线圈。整流变压器采用的是一次侧为三相1kV电压输出，二次侧为24个三相690V电压输出的线圈，使变频器输入端形成48脉冲整流，理论上可以将变频器对电网谐波次数减小至只含有48n±l，n为正整数。1kV电源通过电缆连接器接入防爆高压开关壳体，经防爆高压开关和隔爆端子接入整流变压器，由整流变压器将1kV电压变压为24路690V电压，经过隔爆端子接入防爆变频壳体内的功率单元模块上。
[0021]在根据本实用新型上述实施例高压变频器中，在所述防爆变频壳体内还安装有内循环冷却液系统，所述内循环冷却液系统包括冷却液循环栗、液冷散热板以及安装在散热板中的水道，冷却液循环栗与水道连接。高压变频器内冷却采样，采用内外水交换散热方式，功率单兀模块发出的热量通过内部冷却液带出，冷却液在尚压变频器内部循环，冷却液的热量传递到外部冷却水，完成变频器散热。冷却液不选用水，而是具有绝缘性、导热率高、不燃性、易挥发性的液体。
[0022]在根据本实用新型上述实施例高压变频器中，所述防爆变频壳体内设有绝缘框架，绝缘框架上设有24个用于安装功率单元模块的导轨，24个独立的功率单元模块均采用抽屉式安装方式安装在绝缘框架的导轨上，易于维护。
[0023]在根据本实用新型上述实施例高压变频器中，所述防爆变频壳体上设有对外的彩色人机界面，并配有矩阵键盘面板和调试接口，易于变频器的操作。
[0024]在某些实施例中，高压变频器底部设有车轮，适合安装到煤矿井下巷道内，驱动主通风机和主运皮带的电动机变频运行。
[0025]上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权力要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，包括依次机械连接的防爆高压开关壳体、防爆移变壳体和防爆变频壳体，在所述防爆尚压开关壳体内安装有防爆尚压开关，在所述防爆移变壳体内安装有整流变压器，在所述防爆变频壳体内安装有变频功率单元和变频控制单元，其特征在于:通过隔爆端子依次将防爆高压开关、整流变压器和变频功率单元进行电气连接；所述变频功率单元含有多个独立的功率单元模块，每个功率单元模块中含有整流电路、直流支撑电路和逆变电路，输出单相SPffM电压；将所述多个功率单元模块分成的三组，每组内的功率单元模块串联作为1kV变频器三相输出中的一相。2.根据权利要求1所述的1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，其特征在于:所述隔爆高压开关位于所述高压变频器的输入端，含有隔离开关、过压保护电路和短路保护电路。3.根据权利要求1所述的1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，其特征在于:所述整流变压器将1kV变压为24路690V三相电压，相邻两路690V电压的相位差为7.5°，所述整理变压器还设有1kV变380V线圈。4.根据权利要求1所述的1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，其特征在于:所述功率单元模块设有24个，每8个模块串联成一组组成1kV变频器三相输出中的一相，构成拓扑结构为48脉冲整流的级联逆变结构。5.根据权利要求1所述的1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，其特征在于:在所述防爆变频壳体内还安装有内循环冷却液系统，所述内循环冷却液系统包括冷却液循环栗、液冷散热板以及安装在散热板中的水道，冷却液循环栗与水道连接。6.如权利要求1所述的1kV矿用隔爆兼本安多单元级联高压变频器，其特征在于:所述防爆变频壳体内设有绝缘框架，绝缘框架上设有多个用于安装功率单元模块的导轨。
【专利摘要】本实用新型涉及一种10kV矿用隔爆兼本安多单元级高压变频器，包括依次机械连接的安装有防爆高压开关的防爆高压开关壳体、安装有整流变压器的防爆移变壳体以及安装有变频功率单元和变频控制单元的防爆变频壳体，通过隔爆端子依次将防爆高压开关、整流变压器和变频功率单元进行电气连接；变频功率单元含有多个独立的功率单元模块，每个功率单元模块中含有整流电路、直流支撑电路和逆变电路，输出单相SPWM电压；将多个功率单元模块分成的三组，每组内的功率单元模块串联作为10kV变频器三相输出中的一相。本实用新型驱动井下10kV电机时，软启动性能好，对电网无冲击，降低机械冲击，降低磨损，且可以提高启动设备的启动力矩，使设备长时间在一定速度范围内运行，达到节能减排、多级功率平衡的效果。
【IPC分类】H02M5/40, H05K7/20
【公开号】CN205212713
【申请号】CN201520878149
【发明人】沈宜敏, 艾国昌, 张鸿波, 安郁熙, 王威, 腾修建, 赵学宽, 张东岳, 王茫
【申请人】青岛天信电气有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年11月5日