CN101521484B - 隔爆型四象限变频调速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔爆型四象限变频调速器，主要包括隔爆箱体、逆变器、整流器、电抗器、变压器、主控板、滤波电容器和热管散热器，所述隔爆变频箱体是由电抗器箱、整流器箱和逆变器箱组成，该电抗器箱与整流器箱连接，该整流器箱与逆变器箱连接；该变频调速器采用三箱结构，有利于变频调速器中IGBT功率元件的散热，同时该变频调速器中的IGBT驱动均采用光纤驱动方式，具有很强的抗干扰性和稳定性。

Description

隔爆型四象限变频调速器

技术领域

本发明涉及一种隔爆型变频调速器，尤其是一种隔爆型四象限变频调速器。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，变频调速技术日益成熟，通用变频器得到了迅速发展，各种品牌的变频器在自控领域的各行各业都得到了广泛的应用。但在一些有爆炸性气体和粉尘比较多的地方(煤矿\焦化厂\部分化工厂)变频器还没有得到充分的应用，究其原因主要是这些地方的变频器需要防爆，变频器原理是通过整流和逆变完成对电源频率的改变，而整流和逆变的功率器件的发热量大，如果处理不好散热问题，变频器将无法正常工作。

变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术，在西方发达国家应用比较普遍，技术也比较成熟。改革开放以来，变频技术的引进及推广工作在我国也逐步展开，它利用改变被控对象的电源频率，成功实现交流电动机大范围内的无级平滑调速。据我公司技术调查和市场分析，将变频技术应用于矿用防爆变频领域的产品极为少见，不能满足目前市场的需要，因此矿用防爆变频器的研制成功，对社会经济发展和科技进步具有重大的现实和社会意义。

ZL02243411.9公开了一种防爆变频器，该防爆变频器是由总成隔爆箱体和总成在隔爆箱内的电路组成，属于单箱结构，是一种单象限变频器，没有能量回馈装置，制动时能量消耗大，IGBT和整流桥总成安装在一个隔爆箱内，散热效果差，无法满足大功率变频器在隔爆环境下运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是隔爆变频器散热效果差、制动时能量消耗大。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种隔爆型四象限变频调速器，主要包括隔爆箱体、逆变器、整流器、电抗器、变压器、主控板、滤波电容器和热管散热器，所述隔爆箱体是由电抗器箱、整流器箱和逆变器箱组成，该电抗器箱与整流器箱连接，该整流器箱与逆变器箱连接；所述电抗器箱主要包括总成电抗隔爆箱、接触器、变压器、电感和电容，其中接触器、变压器、电感和电容顺次连接；所述整流器箱主要包括总成整流隔爆箱、整流主控板、整流信号转接板、整流光纤驱动板、六个IGBT组成的三相整流桥和整流滤波电容器，所述IGBT整流桥的直流侧与整流滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相整流桥臂，该整流桥臂交流侧与三相电源中的一相连接，所述整流主控板连接整流信号转接板，所述整流信号转接板通过光纤连接整流光纤驱动板驱动IGBT整流桥；所述逆变器箱主要包括总成逆变隔爆箱、逆变主控板、逆变信号转接板、逆变光纤驱动板、六个IGBT组成的三相逆变桥和逆变滤波电容器，所述IGBT逆变桥的直流侧与逆变滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相逆变桥臂，该逆变桥臂与三相电机中的一相连接，所述逆变主控板连接逆变信号转接板，所述逆变信号转接板通过光纤连接逆变光纤驱动板驱动IGBT逆变桥。

为了更好的解决隔爆变频器在电机制动时能量消耗大的技术问题，本发明所提供的隔爆型四象限变频调速器还包括一个能量回馈装置，该能量回馈装置是由IGBT逆变桥和控制电路组成，所述控制电路是由电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路和信号处理模块组成，该电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路所检测到的同步电源信号、电流信号、母线电压信号，均发送到信号处理模块，信号处理模块判断后，发出控制信号给IGBT逆变桥，该IGBT逆变桥将制动能量回馈到电网。

进一步，每一相并联的IGBT上均并联一个过电压保护电路，该过电压保护电路是由一个电容与一个电阻串联再与另外串联的电容电阻并联构成。

再进一步，所述电抗器箱中的接触器线圈上并联一个浪涌抑制器。

作为一种优选方案，所述整流主控板是由整流通讯电路和整流DSP模块组成，其中整流通讯电路通过通讯线与整流显示板和整流按钮板连接，所述整流DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能；所述逆变主控板是由逆变通讯电路和逆变DSP模块组成，其中逆变通讯电路通过通讯线与逆变显示板和逆变按钮板连接，所述逆变DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能。

作为另一种优选方案，所述整流信号转接板是由整流信号放大器件、整流母线检测模块、整流电流检测板、整流开关电源和整流光纤驱动电路组成，其中整流母线检测模块、整流电流检测板、整流光纤驱动电路与整流信号放大器件连接，所述整流开关电源与整流光纤驱动电路连接；所述逆变信号转接板是由逆变信号放大器件、逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变开关电源和逆变光纤驱动电路组成，其中逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变光纤驱动电路与逆变信号放大器件连接，所述逆变开关电源与逆变光纤驱动电路连接。

本发明的有益效果在于上述的隔爆型四象限变频调速器是由三箱结构组成，便于电抗器、整流器和逆变器散热，提高了变频器运行的可靠性；同时本发明所提供的变频调速器是四象限运行，可以将电机制动的能量通过逆变器回馈到电网，减少能量损耗，符合节能减排的要求。

附图说明

图1是隔爆型四象限变频调速器的原理接线图；

图2是隔爆型四象限变频调速器的电抗器箱电路图；

图3是隔爆型四象限变频调速器的整流器箱电路图；

图4是隔爆型四象限变频调速器的逆变器箱电路图；

图5是隔爆型四象限变频调速器的整流器箱控制电路图；

图6是隔爆型四象限变频调速器的逆变器箱控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

图1是隔爆型四象限变频调速器的原理接线图，该变频调速器1是由电抗器箱、整流器箱和逆变器箱组成，其中电网连接电抗器箱、电抗器箱连接整流器箱、整流器箱连接逆变器箱，逆变器箱连接三相电机。

图2是隔爆型四象限变频调速器的电抗器箱电路图，该电抗器装在总成电抗隔爆箱内，该电抗器是由接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、变压器TC1、电感L1、电感L2、电容、电阻组成，其中三个接触器连接一个变压器，变压器通过熔断器连接电阻，该电阻连接两组电感，该两组电感连接两组电容器。该所述电抗器箱中的接触器线圈上并联一个浪涌抑制器。

图3是隔爆型四象限变频调速器的整流器箱电路图，该整流器箱主要包括总成整流隔爆箱、整流主控板8、整流信号转接板9、整流光纤驱动板11、12、13、六个IGBT组成的三相整流桥和整流滤波电容器，所述IGBT整流桥的直流侧与整流滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相整流桥臂，该整流桥臂交流侧与三相电源中的一相连接，所述整流主控板8连接整流信号转接板9，所述整流信号转接板9通过光纤连接整流光纤驱动板驱动IGBT整流桥；在每个整流桥上并联一个过电压保护电路2，该过电压保护电路是由一个电容与一个电阻串联再与另外串联的电容电阻并联构成。在每一相交流母线上安装一个整流电流霍尔传感器、整流电压检测器件和整流电源同步检测电路14，该整流电流霍尔传感器、整流电压检测器件和整流同步电源检测电路14用于检测母线电流、电压信号和同步电源信号，并发送给整流主控板8中的整流DSP信号处理模块。

图4是隔爆型四象限变频调速器的逆变器箱电路图，该逆变器箱主要包括总成逆变隔爆箱、逆变主控板17、逆变信号转接板18、逆变光纤驱动板20、21、22、六个IGBT组成的三相逆变桥和逆变滤波电容器，所述IGBT逆变桥的直流侧与逆变滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相逆变桥臂，该逆变桥臂与三相电机中的一相连接，所述逆变主控板17连接逆变信号转接板18，所述逆变信号转接板18通过光纤连接逆变光纤驱动板驱动IGBT逆变桥。在每个整流桥上并联一个过电压保护电路5，该过电压保护电路5是由一个电容与一个电阻串联再与另外串联的电容电阻并联构成。在每一相交流母线上安装一个逆变电流霍尔传感器、逆变电压检测器件，该逆变电流霍尔传感器和逆变电压检测器件用于检测母线电流、电压，并发送给逆变DSP信号处理模块。

图5是隔爆型四象限变频调速器的整流器箱控制电路图，该控制电路是由整流通讯电路、整流DSP模块、整流信号转接板9、整流光纤驱动板11、12、13、整流电源板10、整流开关电源、整流显示板15和整流按钮板16组成，其中整流通讯电路通过通讯线与整流显示板15和整流按钮板16连接，所述整流DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能。所述整流信号转接板9是由整流信号放大器件、整流母线检测模块、整流电流检测板、整流同步电源检测电路、整流开关电源和整流光纤驱动电路组成，其中整流母线检测模块、整流电流检测板、整流同步电源检测电路14、整流光纤驱动电路与整流信号放大器件连接，所述整流开关电源与整流光纤驱动电路连接。所述的整流光纤驱动板是由三块光纤驱动板组成，每一块光纤驱动板与每一相IGBT连接，整流DSP模块收集母线电压、电流、同步电源信号和按钮信号，通过整流信号转接板将信号发送给整流光纤驱动电路，整流光纤驱动电路通过光纤连接每相整流光纤驱动板驱动IGBT工作，并发送信号给整流显示板15，整流显示板15显示相应的状态特征。

图6是隔爆型四象限变频调速器的逆变器箱控制电路图，该控制电路是由逆变通讯电路、逆变DSP模块、逆变信号转接板18、逆变光纤驱动板20、21、22、逆变电源板19、逆变开关电源、逆变显示板24和逆变按钮板25组成，其中逆变通讯电路通过通讯线与逆变显示板24和逆变按钮板25连接，所述逆变DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能。所述逆变信号转接板18是由逆变信号放大器件、逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变开关电源和逆变光纤驱动电路组成，其中逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变光纤驱动电路与逆变信号放大器件连接，所述逆变开关电源与逆变光纤驱动电路连接。所述的逆变光纤驱动板是由三块光纤驱动板组成，每一块逆变光纤驱动板与每一相IGBT连接，逆变DSP模块收集母线电压、电流和按钮信号，通过逆变信号转接板将信号发送给逆变光纤驱动电路，逆变光纤驱动电路通过光纤连接每相逆变光纤驱动板驱动IGBT工作，并发送信号给逆变显示板24，逆变显示板24显示相应的状态特征。

该隔爆型变频调速器还包括一个能量回馈装置，该能量回馈装置是由IGBT逆变桥和控制电路组成，所述控制电路是由电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路和信号处理模块组成，该电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路所检测到的同步电源信号、电流信号、母线电压信号，均发送到信号处理模块，信号处理模块判断后，发出控制信号给IGBT逆变桥，该IGBT逆变桥将制动能量回馈到电网。该变频器中的能量回馈装置中的IGBT逆变桥和控制电路与逆变器中的IGBT逆变桥和控制电路为同一装置。

本发明所提供的技术方案不限于以上所述的具体实施方式，依据本发明所做的显而易见的技术变形，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种隔爆型四象限变频调速器，主要包括隔爆箱体、逆变器、整流器、电抗器、变压器、主控板、滤波电容器和热管散热器，其特征在于：

所述隔爆箱体是由电抗器箱、整流器箱和逆变器箱组成，该电抗器箱与整流器箱连接，该整流器箱与逆变器箱连接；

所述电抗器箱主要包括总成电抗隔爆箱、接触器、变压器、电感和电容，其中接触器、变压器、电感和电容顺次连接；

所述整流器箱主要包括总成整流隔爆箱、整流主控板、整流信号转接板、整流光纤驱动板、六个IGBT组成的三相整流桥和整流滤波电容器，所述IGBT整流桥的直流侧与整流滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相整流桥臂，该整流桥臂交流侧与三相电源中的一相连接，所述整流主控板连接整流信号转接板，所述整流信号转接板通过光纤连接整流光纤驱动板驱动IGBT整流桥；

所述逆变器箱主要包括总成逆变隔爆箱、逆变主控板、逆变信号转接板、逆变光纤驱动板、六个IGBT组成的三相逆变桥和逆变滤波电容器，所述IGBT逆变桥的直流侧与逆变滤波电容器连接，该六个IGBT中每两个串联后组成一相逆变桥臂，该逆变桥臂与三相电机中的一相连接，所述逆变主控板连接逆变信号转接板，所述逆变信号转接板通过光纤连接逆变光纤驱动板驱动IGBT逆变桥。

2.根据权利要求1所述的隔爆型四象限变频调速器，其特征在于：所述隔爆型变频调速器还包括一个能量回馈装置，该能量回馈装置是由IGBT逆变桥和控制电路组成，所述控制电路是由电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路和信号处理模块组成，该电源同步检测电路、电流检测电路、母线检测电路所检测到的同步电源信号、电流信号、母线电压信号，均发送到信号处理模块，信号处理模块判断后，发出控制信号给IGBT逆变桥，该IGBT逆变桥将制动能量回馈到电网。

3.根据权利要求1所述的隔爆型四象限变频调速器，其特征在于：每一相并联的IGBT上均并联一个过电压保护电路，该过电压保护电路是由一个电容与一个电阻串联再与另外串联的电容电阻并联构成。

4.根据权利要求1所述的隔爆型四象限变频调速器，其特征在于：所述电抗器箱中的接触器线圈上并联一个浪涌抑制器。

5.根据权利要求1所述的隔爆型四象限变频调速器，其特征在于：所述整流主控板是由整流通讯电路和整流DSP模块组成，其中整流通讯电路通过通讯线与整流显示板和整流按钮板连接，所述整流DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能；所述逆变主控板是由逆变通讯电路和逆变DSP模块组成，其中逆变通讯电路通过通讯线与逆变显示板和逆变按钮板连接，所述逆变DSP模块具有模拟信号处理、数字信号处理、电流电压信号处理和驱动保护信号处理功能。

6.根据权利要求1所述的隔爆型四象限变频调速器，其特征在于：所述整流信号转接板是由整流信号放大器件、整流母线检测模块、整流电流检测板、整流开关电源和整流光纤驱动电路组成，其中整流母线检测模块、整流电流检测板、整流光纤驱动电路与整流信号放大器件连接，所述整流开关电源与整流光纤驱动电路连接；所述逆变信号转接板是由逆变信号放大器件、逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变开关电源和逆变光纤驱动电路组成，其中逆变母线检测模块、逆变电流检测板、逆变光纤驱动电路与逆变信号放大器件连接，所述逆变开关电源与逆变光纤驱动电路连接。

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