CN103078542A - 矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术 - Google Patents

Abstract

一种矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，所述的变频器包括控制单元、整流单元、滤波单元和逆变单元。本发明为多机并联实现了基础，为组合变频器提供了灵活性。它突破了变频器大容量对IGBT功率的限制，成功跨越了功率等级。可以满足煤矿井下1140V电压等级大功率开采设备的需要。在变频器控制单元后增加一个并联单元，用并联单元去控制接口单元，每个接口单元再去控制逆变单元。并联单元把控制单元计算后的电流平均分成几路，每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变输出，即每路逆变输出产生所需的输出电流，各路并联后的总电流就是并联系统的总电流。

Description

矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术

技术领域

本发明涉及一种矿用隔爆变频器，特别是一种包括控制单元、整流单元、滤波单元和逆变单元，滤波单元设置在整流单元与逆变单元之间，所述的控制单元控制整流单元、逆变单元的矿用隔爆变频器。 

背景技术

矿用防爆变频器由于具有软启动，平滑调速等得天独厚的优势，在现代煤矿系统广泛使用。在大型煤矿，需要有更大功率的变频器，以保证煤炭产量。由于电压等级有限，大功率变频器实现要靠提高电流的模式实现，不仅受制于目前的功率器件发展限制，而且这样的变频器有大体积，散热差等缺点，给煤矿的运输与应用带来难题。普通的变频控制系统为：变频器控制单元执行控制算法，如转矩控制，是闭环的算法。控制单元不断传送计算的信息如电流，转矩等，同时不断的接收接口单元回送的电流，电压等信息，如此循环。对于电压不变，大功率系统受限的是目前功率器件的电流有限。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述缺点，提供一种提高变频器功率的交流输出复合并机技术。 

本发明的技术方案为：一种矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，所述的变频器包括控制单元、整流单元、滤波单元和逆变单元，滤波单元设置在整流单元与逆变单元之间，所述的控制单元控制整流单元、逆变单元，所述的逆变单元设置有2-4组，控制单元后设置有一个并联单元，并联单元控制2-4组接口单元，每个接口单元控制逆变单元，并联单元把控制单元计算的电流平均分成2-4路，每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变单元输出，同时，各路通过电流互感器采集电流通过并联单元输送给控制单元。 

优选的是：所述的逆变单元通过电抗器后并接于电机上。 

优选的是：所述的并联单元为同步电路，是高速数字芯片CPLD，CPLD通过接口电路与控制单元相接，通过接口电路与接口单元相接。 

优选的是：所述的接口单元为光纤连接。 

本发明的有益效果为：本发明为多机并联实现了基础，为组合变频器提供了灵活性。它突破了变频器大容量对IGBT功率的限制，成功跨越了功率等级。可以满足煤矿井下1140V电压等级大功率开采设备的需要。在变频器控制单元后增加一个并联单元，用并联单元去控制接口单元，每个接口单元再去控制逆变单元。并联单元把控制单元计算后的电流平均分成几路，每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变输出，即每路逆变输出产生所需的输出电流，各路并联后的总电流就是并联系统的总电流。同时各支路把自己电流互感器采集的电流通过并联单元送给变频器控制单元，变频器控制单元会计算总的电流，这样不会影响总的闭环控制算法。为增加抗干扰性和灵活性，接口全部采用光纤连接。并联单元全部采用数字芯片实现，采用同步算法。这样可以保证接口单元输出的PWM脉冲同步，可靠实现均流。各路输出经电抗器后并联到电机。 

附图说明

图1为本发明的原理图 

图2为本发明通过电抗器连接到电机的示意图

图3为并联单元的示意图

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

一种矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，所述的变频器包括控制单元、整流单元、滤波单元和逆变单元，滤波单元设置在整流单元与逆变单元之间，所述的控制单元控制整流单元、逆变单元，所述的逆变单元设置有2-4组，控制单元后设置有一个并联单元，并联单元控制2-4组接口单元，每个接口单元控制逆变单元，并联单元把控制单元计算的电流平均分成2-4路，每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变单元输出，同时，各路通过电流互感器采集电流通过并联单元输送给控制单元。所述的逆变单元通过电抗器后并接于电机上。所述的并联单元为同步电路，是高速数字芯片CPLD，CPLD通过接口电路与控制单元相接，通过接口电路与接口单元相接。所述的接口单元为光纤连接。

为了实现输出并联，把闭环控制算法中的大电流分成小电流，即均分电流，每一路电流能由目前市场的逆变单元承受。在控制单元后增加一个并联单元来处理电流信号。并联单元后的每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变输出，即每路逆变输出产生所需的输出电流，各路并联后的总电流就是并联系统的总电流。同时各支路把自己电流互感器采集的电流通过并联单元送给变频器控制单元，变频器控制单元会计算总的电流，这样不会影响总的闭环控制算法。为增加抗干扰性和灵活性，接口全部采用光纤连接。并联单元全部采用数字芯片实现，采用同步算法。这样可以保证接口板输出的PWM脉冲同步，可靠实现均流。 

并联单元采用高速数字芯片CPLD，快速把总电流分离，并且要多支路同步输出，外围接口电路发送与接收信息。有五个接口电路，一个接口电路用于把控制单元与并联单元通信的光纤信号转换为电信号，另四个接口电路用于把CPLD输出的四通道通信数据转为四路光纤通信通道，是双向通信的，可见该并联单元最多支持4路并联。并联单元主框图见附图1。CPLD接收变频控制单元送来的算法数据，把电流信号取出，根据通道接口所用的并联路数，自动做电流除法，产生各支路的均分电流。然后把只有电流变化的整套数据发给各支路的接口单元，CPLD发送时要保证四个通道发送的同步，以使接口单元同时根据这些数据产生各自的PWM脉冲，同时到各自通道的逆变单元，逆变单元是完全一样的。保持输出的同步。在每支路逆变输出侧都有电流互感器进行测量电流，电流值返回到接口单元，同时也返回各支路自己的监控数据如温度等，再经并联单元回传到控制单元。控制单元可以计算出总电流，以实时闭环计算，并分别监控各支路的运行状态，若某一支路出现问题，则控制单元报故障，并发命令给并联单元是所有逆变停止输出。并联单元和控制单元可以准确实现同步和均流。应该说同步不是绝对的，会有数十纳秒级的误差，所以同步输出不建议直接并联，应最后在电机侧并联，若单机功率较大，输出应经电抗器后并联。 

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 (4)

1.一种矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，所述的变频器包括控制单元、整流单元、滤波单元和逆变单元，滤波单元设置在整流单元与逆变单元之间，所述的控制单元控制整流单元、逆变单元，其特征在于：所述的逆变单元设置有2-4组，控制单元后设置有一个并联单元，并联单元控制2-4组接口单元，每个接口单元控制逆变单元，并联单元把控制单元计算的电流平均分成2-4路，每路的接口单元产生均分电流后所需的PWM脉冲，带动逆变单元输出，同时，各路通过电流互感器采集电流通过并联单元输送给控制单元。

2.如权利要求1所述的矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，其特征在于：所述的逆变单元通过电抗器后并接于电机上。

3.如权利要求1所述的矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，其特征在于：所述的并联单元为同步电路，是高速数字芯片CPLD，CPLD通过接口电路与控制单元相接，通过接口电路与接口单元相接。

4.如权利要求1所述的矿用隔爆变频器交流输出负荷并机技术，其特征在于：所述的接口单元为光纤连接。

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