CN102403915A - 1000kw/1140v矿用隔爆十二脉冲供电变频装置 - Google Patents

1000kw/1140v矿用隔爆十二脉冲供电变频装置 Download PDF

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沈宜敏
谢永昌
王丽玲
杜爱娟
马付黔
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Abstract

本发明涉及一种1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，包括滤波单元、整流单元、逆变单元和辅助电路，所述的滤波单元包括输入滤波单元和中间滤波单元，输入滤波单元为进线电抗器，中间滤波单元为电容滤波单元；整流单元为六脉冲整流桥；逆变单元为IGBT逆变模块；两组相位差为30°的1140V、50Hz三相交流电源分别经一路由进线电抗器、隔离开关、真空接触器、六脉冲整流桥串联的电路整流成直流，两路直流并联后经过中间滤波单元，然后再经过IGBT逆变模块，将直流电逆变成频率可调的交流电。本发明主电路采用交-直-交电压源型变频器结构，采用十二脉冲整流方式，可得的到平滑的直流电压，大幅度地减小谐波对电网的影响，净化电网环境；同时能控制无功电流的消耗。

Description

1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置
技术领域
本发明涉及一种12脉冲供电变频装置，具体地说，涉及一种电压等级为1140V、功率达1000kW的矿用隔爆兼本质安全型交流变频器。
背景技术
近几年来，我国在防爆电机方面作了大量的研究工作，比如提高电机的电压等级、提高功率。目前500kW以上的防爆电机需求量日益增多，解决矿用大功率防爆电机的调速问题已迫在眉睫。目前，大功率隔爆变频调速装置主要存在以下几点不足：
1.谐波问题。这是目前大多数变频器存在的问题，尤其在大功率变频调速中更为突出。变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足。谐波会污染电网，殃及同一电网上的其它用电设备，甚至影响电力系统的正常运行；谐波也会干扰通讯和控制系统，严重时会使通讯中断、系统瘫痪；谐波电流还会使电动机损耗增加，因而发热增加，效率及功率因数下降，以至不得不“降额”使用。
2、电抗器发热问题。电抗器的作用是在电动状态下起储能作用，形成正弦电流波形。在回馈状态下，起滤波作用，滤掉电流波形的高频成分。在电机启动时，变频器的输入电流很大，用电抗器限制电流，此时电压加在电抗器上很多，于是就会产生很大热量。电抗器发热严重会使得变频器腔体内的温度升高，当其它器件长期工作于高温环境中，会降低使用寿命，甚至造成器件损坏。
3、变频器容量有限。1140V电压等级的矿用变频器容量最大做到630kW，不能满足大功率采煤设备升容的需求。随着1000kW隔爆电动机的广泛应用，1000kW防爆变频器亟待研制。
发明内容
本发明针对现有大功率变频调速系统的现状与不足，为降低谐波影响，同时又符合防爆安全要求，保证大功率输出情况下的功率器件可靠散热，提供了一种控制精度高、容量大、散热可靠、谐波含量低的十二脉冲整流供电变频装置。
本发明的技术方案为：一种1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，包括滤波单元、整流单元、逆变单元和辅助电路，所述的滤波单元包括输入滤波单元和中间滤波单元，输入滤波单元为进线电抗器，中间滤波单元为电容滤波单元；整流单元为六脉冲整流桥；逆变单元为IGBT逆变模块；两组相位差为30°的1140V、50Hz三相交流电源分别经一路由进线电抗器、隔离开关、真空接触器、六脉冲整流桥串联的电路整流成直流，两路直流并联后经过中间滤波单元，然后再经过IGBT逆变模块，将直流电逆变成频率可调的交流电。
优选的是：所述的隔离开关和真空接触器之间设置有熔断器。
优选的是：所述的真空接触器两端并接有充电单元。
优选的是：所述的熔断器与真空接触器之间设置有控制电源，交流直流转换单元进行二次侧供电。
优选的是：所述的真空接触器和六脉冲整流桥之间连接有过压保护单元。
优选的是：所述的中间滤波单元连接有放电模块。
优选的是：所述的辅助电路包括主控器与主控器相接的显示设定单元、外部控制输入单元、对外信号输出单元、键盘、漏电检测单元和触发分配板；其中，触发分配板与滤波单元和逆变电路相接，漏电检测单元检测逆变电路的输出端。
优选的是：所述的逆变电路的输出端连接有电动机，辅助电路设置有温度检测单元，检测电动机的温度，并将信号传送给触发分配板。
优选的是：所述的进线电抗器与变频装置分箱体单独放置，并设置有水冷散热装置。
优选的是：所述的整流单元至逆变单元的母排采用复合母线结构。
本发明的有益效果为：本发明主电路采用交-直-交电压源型变频器结构，采用十二脉冲整流方式，可得的到平滑的直流电压，大幅度地减小谐波对电网的影响，净化电网环境；同时能控制无功电流的消耗。电抗器的独立腔室，保证了散热效果，避免器件受其影响发热造成的损失。将矿用隔爆变频器容量扩增至1000kW，实现电动机变频调速功率等级的提升，为矿用设备的节能降耗做贡献。为获得大功率可变的供电电源，采用2组500kW/1140V整流装置并联运行。其前级供电设备为移动变电站，变电站的二个次级绕组之间有30°电角相移，进线侧形成12脉冲配置，可减小低次谐波电流28％。
附图说明
附图1为本发明原理图；
附图2为十二脉冲整流的原理示意图；
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
一种1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，包括滤波单元、整流单元、逆变单元和辅助电路，所述的滤波单元包括输入滤波单元和中间滤波单元，输入滤波单元为进线电抗器1，从外部增加变频器供电电源的内阻抗，中间滤波单元为电容滤波单元6；整流单元为六脉冲整流桥5；逆变单元为IGBT逆变模块7，简化了电路结构，降低了控制复杂性，提高了电路的可靠性和效率；将Infineon大功率模块驱动技术与ABB变频控制技术进行完美搭接，实现功率等级的提升；两组相位差为30°的1140V、50Hz三相交流电源分别经一路由进线电抗器1、隔离开关2、真空接触器4、六脉冲整流桥5串联的电路整流成直流，两路直流并联后经过中间滤波单元，然后再经过IGBT逆变模块7，将直流电逆变成频率可调的交流电。所述的隔离开关2和真空接触器4之间设置有熔断器3。所述的真空接触器4两端并接有充电单元。所述的熔断器3与真空接触器4之间设置有控制电源，交流直流转换单元进行二次侧供电。所述的真空接触器4和六脉冲整流桥5之间连接有过压保护单元。所述的中间滤波单元连接有放电模块。所述的辅助电路包括主控器与主控器相接的显示设定单元、外部控制输入单元、对外信号输出单元、键盘、漏电检测单元和触发分配板；其中，触发分配板与滤波单元和逆变电路相接，漏电检测单元检测逆变电路的输出端。所述的逆变电路的输出端连接有电动机，辅助电路设置有温度检测单元，检测电动机的温度，并将信号传送给触发分配板。所述的进线电抗器与变频装置分箱体单独放置，并设置有水冷散热装置，避免因电抗器发热使变频器箱体内部温度升高，影响变频器的使用寿命，采用水冷方式，设计多水道水冷板结构，解决大功率器件的散热问题，具备外循环水水温监控及自动补水热交换功能。所述的整流单元至逆变单元的母排采用复合母线结构，有效的降低寄生电感，减少功率单元开通关断过程中产生的尖峰电压和空间电磁辐射。
各个功能单元采用模块化结构设计，模块外部采用快速接插件进行电气连接，易于更换和维护；通过内部编程补偿设置，将变频器至电机的输出电缆长度增加到550米：解决长电缆情况下变频器至电机输出波形畸变问题，改善输出波形；采用CAN总线通信与光纤通信转接技术，多台变频动态功率平衡的DTC控制距离由2.5km延长至8.7km。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。

Claims (10)

1.一种1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，包括滤波单元、整流单元、逆变单元和辅助电路，其特征在于：所述的滤波单元包括输入滤波单元和中间滤波单元，输入滤波单元为进线电抗器，中间滤波单元为电容滤波单元；整流单元为六脉冲整流桥；逆变单元为IGBT逆变模块；两组相位差为30°的1140V、50Hz三相交流电源分别经一路由进线电抗器、隔离开关、真空接触器、六脉冲整流桥串联的电路整流成直流，两路直流并联后经过中间滤波单元，然后再经过IGBT逆变模块，将直流电逆变成频率可调的交流电。
2.如权利要求1所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的隔离开关和真空接触器之间设置有熔断器。
3.如权利要求1所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的真空接触器两端并接有充电单元。
4.如权利要求2所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的熔断器与真空接触器之间设置有控制电源，交流直流转换单元进行二次侧供电。
5.如权利要求1所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的真空接触器和六脉冲整流桥之间连接有过压保护单元。
6.如权利要求1所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的中间滤波单元连接有放电模块。
7.如权利要求1-6任意一项所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的辅助电路包括主控器与主控器相接的显示设定单元、外部控制输入单元、对外信号输出单元、键盘、漏电检测单元和触发分配板；其中，触发分配板与滤波单元和逆变电路相接，漏电检测单元检测逆变电路的输出端。
8.如权利要求7所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的逆变电路的输出端连接有电动机，辅助电路设置有温度检测单元，检测电动机的温度，并将信号传送给触发分配板。
9.如权利要求8所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的进线电抗器与变频装置分箱体单独放置，并设置有水冷散热装置。
10.如权利要求8所述的1000KW/1140V矿用隔爆十二脉冲供电变频装置，其特征在于：所述的整流单元至逆变单元的母排采用复合母线结构。
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