CN101534091B - 矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置。它包括由三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器，控制装置，隔爆箱体，所述控制装置包括：隔离开关、工频及二次控制回路、变频及控制回路所组成。本发明具有变频，工频两种工作方式，以变频工作方式为主，工频工作方式为辅，不仅能较好的调速、节能，而且具有防尘、防潮、防爆等优点；该变频调速装置采用数码显示，不仅具有远、近控制功能，而且具有电能显示，即清晰显示负载电能，温度控制功能，具有过载保护、断相保护、过压、欠压等保护功能。可用于煤矿井下有煤尘或瓦斯煤尘爆炸的场所，对三相防爆电动机进行起动、停止和变频调速等控制，并对电动机进行各种保护。是一种先进的可广泛推广的变频调速方法。

Description

矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置

技术领域：

本发明涉及一种电机变频控制技术，更具体地说涉及一种矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置。

背景技术：

在现有技术中，电机变频控制技术在工业生产领域，如：机械、家电、冶金轻纺等行业迅速广泛地开展应用，它能很好的调速，具有明显的节能功能。但它缺点是由于采用大功率电力半导体作为整流及逆变元件，其散热问题一直阻碍着变频技术用于矿井等易燃易爆的环境，而矿业中如皮带运输机、提升绞车、风机、刮板运输机等均要求满转矩起动、变负载运行、软起软停，均需采用变频技术，但通用变频器无法满足易燃易爆的环境。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种不仅具有较好的高速、节能控制功能，且具有过载保护、断相保护、过压、欠压等保护功能的、在防爆外壳内的散热好的矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置。

本发明的目的是通过以下措施来实现：一种矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，它包括由三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器，还有控制装置、隔爆箱体及电机，其特殊之处在于，所述控制装置包括：隔离开关、工频及二次控制回路、变频及控制回路，其中：

工频及二次控制回路由工频回路和二次控制回路所组成，所述工频回路由变压器、阻容吸收器、电辅热板、电机保护器依次并接三相电路上，真空接触器串接在电辅热板、电机保护器之间；二次控制回路为变压器输出的36V电源供温控器中的继电器、电机保护器、真空接触器线圈、指示灯并接回路和变压器输出的220V电源供温控器、电能计量板、风机、本安电源、可编程控制器并接回路。

变频及控制回路由变频回路和变频控制回路所组成，变频回路由电抗器、真空接触器和由三相整器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器串接组成，变频控制回路由CPU、电流检测电路、电压检测电路、驱动电路、操作显示电路所组成，所述电流检测电路、电压检测电路接CPU信号输入端，驱动电路接CPU信号输出端，操作显示电路接CPU的I/O端，所述驱动电路为变频装置IGBT驱动电路，所述电压检测电路接二次检测回路控制电源，所述电流检测电路接变频器输出回路；

三相交流电经隔离开关并接连接变频回路及工频回路后与电机接线柱连接，所述变频回路真空接触器与工频回路真空接触器互锁。

所述可编程控制器的按钮分别为：变频、工频万能转换开关，变频、工频近远控启动及停止开关，变频、工频反馈开关，温控报警及加热开关。

所述隔爆箱体防爆腔后壁安装变频器单元，其IGBT模块、热管安装在过渡散热器两侧，过渡散热器固定在隔爆箱体外壳上，热管上安装有槽形散热片。

与现有技术相比，采用本发明提出的矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，其具有变频，工频两种工作方式，以变频工作方式为主，工频工作方式为辅，不仅能较好的调速、节能，而且具有防尘、防潮、防爆等优点；该变频调速装置采用数码显示，不仅具有远、近控制功能，而且具有电能显示(清晰显示负载电能)，温度控制功能，具有过载保护、断相保护、过压、欠压等保护功能。可用于煤矿井下有煤尘或瓦斯煤尘爆炸的场所，对三相防爆电动机进行起动、停止和变频调速等控制，并对电动机进行各种保护；同时也可以应用于石油、化工等其它有爆炸危险的场所。本发明具有可靠性高、使用寿命长、节能效果显著等优点，是一种先进的可广泛推广的变频调速方法。

附图说明：

图1为本发明实施例电气原理示意图。

图2为本实施例二次控制回路示意图。

图3为本实施例变频控制回路示意图。

图4为本实施例散热结构布置图。

具体实施方式：

下面结合附图对具体实施方式作详细说明：

图1为本发明实施例电气原理示意图。图2为本实施例二次控制回路示意图。一种矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，它包括由三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器BPQ，还包括控制装置、隔爆箱体及电机M，所述控制装置包括：隔离开关DH、工频及二次控制回路、变频及控制回路，其中：

工频及二次控制回路由工频回路和二次控制回路所组成，所述工频回路由变压器BK、阻容吸收器ZR、电辅热板DR、电机保护器ABOB依次并接在三相电路上，真空接触器ZKTJ2串接在电辅热板、电机保护器之间；二次控制回路为变压器输出的36V电源供温控器中的继电器、电机保护器、真空接触器线圈、指示灯并接回路和变压器输出的220V电源供温控器WK、电能计量板P、风机、本安电源CSTI、可编程控制器LOGO230R并接回路。由于变压器、阻容吸收器、电辅热板安装在真空接触器ZKTJ2上游端，无论是变频工况还是工频工况均工作。变压器提供二次控制回路所需的电压电源。阻容吸收器利用电容吸收能量，能有效地吸收由感性负载和其它因素引起的浪涌电压，使其不超过允许值并利用电阻的阻尼作用，使振荡迅速衰减。设备起动前先由温控检测温、湿度，温度低、湿度在可由电辅热板对变频腔体内预加热，防止腔体内结露。所述可编程控制器为外部信号控制器，其按钮分别为：变频、工频万能转换开关，变频、工频近远控启动及停止开关，变频、工频反馈开关，温控报警及加热开关，其操作由CPU运算控制器给出或手动。所述电能计量板可显示负载电能，监测设备运行。

图3为本实施例变频控制回路示意图。变频及控制回路由变频回路和变频控制回路所组成，变频回路由电抗器DK、真空接触器ZKTJ1和由三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器BPQ串接组成，变频控制回路由CPU、电流检测电路、电压检测电路、驱动电路、操作显示电路所组成，所述电流检测电路、电压检测电路接CPU信号输入端，驱动电路接CPU信号输出端，操作显示电路接CPU的I/O端，所述驱动电路为变频器IGBT驱动电路，所述电压检测电路接二次检测回路控制电源，所述电流检测电路接变频器输出回路。所述CPU运算控制器为CHMOS 32位单片机，其内部固化有控制程序，整个装置的工作过程就是其执行程序的过程。其CPU运算控制器工作时由电流检测电路、电压检测电路实时监测电路电压、电流等值，来实现运算和控制功能，其保护电路主要是防止电路中的电流和电压过大，烧坏电路中的各传感、驱动元件，其内部还有一个波形发生器，可输出2组互补的3相PWM信号，其依据PWM信号来控制变频器IGBT的开断程度。

三相交流电经隔离开关DH并接连接变频回路及工频回路后与电机接线柱连接，所述变频回路真空接触器ZKTJ1与工频回路真空接触器ZKTJ2互锁。这两种工作方式可自由切换，以变频工作方式为主，工频工作方式为辅。当变频回路出现故障报警时，为不影响电动机正常工作，可选用工频工作方式，这时变频回路断开，电动机保护器工作。

图4为本实施例散热结构布置图。所述隔爆箱体防爆腔后壁安装变频器单元，其IGBT模块1、热管5安装在过渡散热器3两侧，过渡散热器固定在隔爆箱体外壳2上，热管上安装有槽形散热片4。所述热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。变频器内部产生的热量就通过防爆腔后壁-过渡散热器-热管-槽形散热器散发出去。

上述实施例并不构成对本发明的限制，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，它包括由三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器组成的变频器，还包括控制装置、隔爆箱体，其特征在于，所述控制装置包括：隔离开关、工频及二次控制回路、变频器的控制回路所组成，其中：

工频及二次控制回路由工频回路和二次控制回路所组成，所述工频回路由变压器、阻容吸收器、电辅热板、电机保护器依次并接三相电路上，真空接触器串接在电辅热板、电机保护器之间；二次控制回路为变压器输出的36V电源供继电器、电机保护器、真空接触器线圈、指示灯并接回路和变压器输出的220V电源供温控器、电能计量板、风机、本安电源、可编程控制器并接回路；

变频器的控制回路由CPU、电流检测电路、电压检测电路、驱动电路、操作显示电路所组成，所述电流检测电路、电压检测电路接CPU信号输入端，驱动电路接CPU信号输出端，操作显示电路接CPU的I/O端，所述驱动电路为变频装置IGBT驱动电路，所述电压检测电路接二次检测回路控制电源，所述电流检测电路接变频器输出回路；

三相交流电经隔离开关并接连接变频回路及工频回路后与电机接线柱连接，所述变频回路真空接触器与工频回路真空接触器互锁。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，其特征在于所述可编程控制器的按钮分别为：变频、工频万能转换开关，变频、工频近远控启动及停止开关，变频、工频反馈开关，温控报警及加热开关。

3.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，其特征在于所述隔爆箱体防爆腔后壁安装变频器单元，其IGBT模块、热管安装在过渡散热器两侧，过渡散热器固定在隔爆箱体外壳上，热管上安装有槽形散热片。

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