一种结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种变频器装置，更具体的说，尤其涉及一种结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置。


背景技术：

2.煤矿井下供电电压等级分为10kv、6kv、3.3kv、1140v、660v、127v。目前井下使用的变频调速装置大部分为660v、1140v和3300v电压等级。在国内，6kv及以上高压防爆变频器很少在井下应用。地面高压变频器已得到广泛应用，技术也已经很成熟，但没有防爆能力，不能应用在煤矿井下。地面高压变频器安装空间大，布局空间充足，采用风冷结构即可满足散热要求。高压防爆变频器因特殊要求，风冷已经不能满足其散热要求。随着工业迅速发展，智能化矿井多对6kv、10kv为入井电压需求越来越多，采用高压大功率电机的场合也逐步增加，采用高压防爆变频器对大功率负载进行启动、调速，可以减小大功率设备启动对电网的冲击，也能使设备运行在最佳状态，达到节能的要求。
3.目前高压防爆变频器常用两种结构形式，一种是采用分体式结构设计，即将移相变压器单独设计一个防爆壳体，采用自然散热的冷却方式。这种方式增加了高压防爆变频器体积，同时增加了成本，不利于推广。一种是一体式结构，采用水冷式变压器。水冷变压器的成本较高且出现漏水后会带来严重后果，而且水冷变压器的体积较大，这种方式的产品单体尺寸较大，下井运输安装都不方便。


技术实现要素：

4.本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置。
5.本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置，其特征在于：包括防爆壳体及设置于防爆壳体中的控制接触器、移相变压器、功率单元、隔离变压器、变压器冷却装置、单元冷却水机、绝缘框架和控制系统，移相变压器输入端接供电电源，功率单元接于移相变压器的输出端，功率单元固定于绝缘框架上，功率单元进行变频，功率单元的输出端经隔离变压器输出变频后的交流电源；变压器冷却装置通过风冷与水冷相结合的方式对移相变压器进行散热，单元冷却水机通过水冷的方式对功率单元进行散热，控制系统用于控制整个变频器装置的运行。
6.本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置，所述绝缘框架、功率单元、单元冷却水机和控制系统设置于防爆壳体内腔的前半部分，移相变压器、变压器冷却装置、隔离变压器和控制接触器设置于防爆壳体内腔的后半部分。
7.本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置，所述变压器冷却装置由水风换热器、散热风机和送风通道构成，水风换热器的出风口经送风通道与移相变压器的进风口相连通，移相变压器的出风口与水风换热器的进风口相连接。
8.本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置，所述功率单元由整流母排、
整理部分、逆变母排、逆变部分、滤波电路和单元控制板组成，整理部分和滤波电路接于整流母排上，逆变部分接于逆变母排上，单元控制板用于控制逆变部分的运行；当变频器装置接10kv或6kv的供电电源时，每相采用4个功率单元相串联的方式；当变频器装置接3.3kv的供电电源时，每相采用2个功率单元相并联的方式；每个功率单元采用双h桥电路。
9.本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置，所述单元冷却水机由主循环系统、冷却板、出阀组管路、进阀组管路和单元连接管路组成，主循环系统的冷却水出口经出阀组管路与功率单元的冷却水进口相连通，功率单元的冷却水出口经进阀组管路与主循环系统的冷却水进口相连通，冷却板对单元冷却水机的冷却水进行降温散热。
10.本实用新型的有益效果是：本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置具有如下有益效果：
11.（1）将移相变压器、功率单元、控制系统、冷却系统集中到一个防爆壳体内，解决了高压防爆变频器分腔设计时腔体之间的连接电缆过长，结构设计复杂的问题，降低了电缆过多造成的电磁干扰；且方便设备在井下运输、安装。
12.（2）水冷移相变压器及功率单元均采用水冷散热，提高了高压防爆变频器散热性能。
13.（3）移相变压器的采用变压器冷却装置采用空气和水冷相结合的方式，降低了移相变压体积，提高了变压器的散热效率，从而降低了整体变频器装置的尺寸。
14.（4）在防爆壳体不改变的前提下可以兼容3.3kv、6kv、10kv不同电压等级产品。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置的主视图；
16.图2为本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置的俯视图；
17.图3为图1中a-a截面的剖视图；
18.图4为本实用新型中变压器冷却装置的散热原理图；
19.图5为本实用新型中功率单元的主视图；
20.图6为本实用新型中功率单元的仰视图；
21.图7为本实用新型中功率单元的左视图；
22.图8为本实用新型中单元冷却水机结构示意图。
23.图中：1防爆壳体，2功率单元，3移相变压器，4控制系统，5单元冷却水机，6变压器冷却装置，7绝缘框架，8隔离变压器，9控制接触器，10送风通道；2.1逆变部分，2.2整流部分，2.3逆变母排，2.4整流母排，2.5单元控制板，2.6滤波电容；5.1主循环系统，5.2冷却板，5.3出阀组管路，5.4进阀组管路，5.5单元连接管路。
具体实施方式
24.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
25.如图1和图2所示，给出了本实用新型的结构紧凑型矿用高压防爆变频器装置的主视图和俯视图，图3给出了图1中a-a截面的剖视图，所示的高压防爆变频器由防爆壳体1及设置于防爆壳体1中的绝缘框架7、控制接触器9、移相变压器3、功率单元2、隔离变压器8、单元冷却水机5、变压器冷却装置6以及控制系统4组成，防爆壳体1起固定和支撑作用，并具有
防爆隔离作用，以满足煤矿井下场合的应用要求。移相变压器3的输入端（一次侧）经控制接触器9与供电电源（如3.3kv、6kv或10kv）相连接，控制接触器9用于控制供电电源的通断；功率单元2接于移相变压器3的输出端（二次侧），功率单元2对输入的交流电进行整流、逆变，形成所需频率的交流电经隔离变压器8输出至负载上。
26.功率单元2设置于绝缘框架7上，使功率单元2达到隔离安装的效果，以保证装置在高压环境下与防爆壳体1的绝缘。移相变压器3、变压器冷却装置6、隔离变压器8、控制接触器9安装在防爆壳体1的后半部分；功率单元2、控制系统4，单元冷却水机5、绝缘框架7装配在防爆壳体1的前半部分。隔离变压器7、主回路控制接触器8所在位置处的防爆壳体1上开设有后门，以便放置和后期便于维护。
27.可见，由于将移相变压器3、功率单元2、控制系统4、冷却系统（单元冷却水机5和变压器冷却装置）集中到一个防爆壳体内，解决了高压防爆变频器分腔设计时腔体之间的连接电缆过长，结构设计复杂的问题，降低了电缆过多造成的电磁干扰。
28.如图4所示，给出了本实用新型中变压器冷却装置的散热原理图，移相变压器3顶部为变压器冷却装置5，移相变压器3在运行过程中发出的热量被顶部变压器冷却装置5中的散热风机以抽风的方式抽到冷却装置内。冷却装置内的水风换热器内通有冷却水，冷却水对抽来的热风进行冷却。冷却完的风被风机送到腔体内，因为负压作用，冷却风又进入到移相变压器3的进风口，这样往复循环实现对移相变压器3的散热。
29.如图5、图6和图7所示，分别给出了本实用新型中功率单元的主视图、仰视图和左视图，所示的功率单元2采用模块化双h桥结构设计，单元有逆变部分2.1、整流部分2.2、逆变母排2.3、整流母排2.4、单元控制板2.5、滤波电容2.6组成。当装置用到10kv及6kv时，功率单元2每相采用4个，每个功率单元2采用双h桥，单元内部串联，一个单元相当于两个单元。当用到3.3kv同功率等级时，每相采用3个功率单元2，功率模块采用并联使用，单元上的逆变母排2.3用铜排并联。单元的承载电流能力变大，达到需要的功率要求。这样整个装置可以做到功率单元2的结构统一，防爆壳体1统一。功率单元2采用模块化设计便于单元的维护。
30.如图8所示，给出了本实用新型中单元冷却水机结构示意图，所示的单元冷却水机5由主循环系统5.1、冷却板换5.2、进阀组管路5.4、出阀组管路5.3、单元连接管路5.5组成。主循环系统为功率单元2提供去离子水，通过进阀组管路5.4、单元连接管路5.5去离子水进入单功率单元2水冷板内，去离子水吸收热量后再通过出阀组管路5.3进入到冷却板换5.2进行能量交换。冷却板换5.2装配到防爆壳体1上，外部通冷却水将热量交换到外部。