CN105119503B - 一种防爆变频器模块化插拔式功率单元及插拔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防爆变频器功率单元技术领域，公开的一种防爆变频器模块化插拔式功率单元及插拔方法，该插拔式功率单元包括：隔爆壳体、整流功率单元和逆变功率单元，所述隔爆壳体设置有两个主腔室，两个主腔室分别设置有整流功率单元和逆变功率单元，整流功率单元与逆变功率单元通过浸塑软铜排连接，整流功率单元与逆变功率单元结构一致，空间旋转角度为180°；隔爆壳体底部设置有用于推拉功率单元的导轨和托板。本发明主电路全部采用铜排连接，耐压高，性能稳定，其插拔式结构紧凑，隔爆壳体尺寸小，实现防爆变频器井下单人操作维护维修，必要时可直接更换独立部件，井下停机时间短，大大提高了生产效率，降低了矿井机电设备的建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及防爆变频器功率单元技术领域，尤其是涉及结构紧凑和互换性高的一种防爆变频器模块化插拔式功率单元及插拔方法。
背景技术
变频调速系统作为新型传动技术以优越的性能逐渐取代以往的传动方式，根据《中华人民共和国节约能源法》第39条，采用变频调速技术实现节能环保运行是我国节能的一项通用技术，变频调速技术对国民经济尤其是工业的发展起着至关重要的作用。
防爆变频器通常用于矿井下，对井下传动系统进行调速，是一种新型节能环保产品。防爆变频器一般由防爆壳体、功率单元和控制电路组成，功率单元属于防爆变频器的核心部件，对其调速性能起至关重要的作用。
目前，防爆变频器已经在矿井下得到应用，其功率单元一般由整流功率单元和逆变功率单元组成，而从结构上讲，整流功率单元和逆变功率单元结构一致，一般都是由功率开关器件、散热器、预充电模块、电容模块、控制模块以及各个模块之间的连接线和铜排组成。但是，矿井下环境恶劣，高温高湿，而防爆壳体内空间狭小，四周封闭，极易造成功率单元电气元件的损坏。
通常功率单元各个电气元件分散分布，结构复杂，布线杂乱，互换性低，并且由于防爆壳体内空间狭小，维护麻烦，一旦发生故障，不能及时维修维护，就会导致重大事故，造成很大的生命财产损失。
发明内容
为了克服防爆变频器功率单元结构分散，布线杂乱，互换性低，维护麻烦等不足，本发明提供一种防爆变频器模块化插拔式功率单元及插拔方法，该功率单元不仅实现模块化设计，结构更加紧凑，布线整洁美观，而且通过插拔式结构实现整体推拉，井下单人操作即可进行维修维护，更换电气元件。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，包括：隔爆壳体、整流功率单元和逆变功率单元，所述隔爆壳体设置有两个主腔室，两个主腔室分别设置有整流功率单元和逆变功率单元，整流功率单元与逆变功率单元通过浸塑软铜排连接，整流功率单元与逆变功率单元结构一致，空间旋转角度为180°；隔爆壳体底部设置有用于推拉功率单元的导轨和托板。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，所述整流功率单元，包括：电容模块和整流模块，两个模块之间通过4个紧固螺钉连接，整流模块设置于隔爆壳体背板法兰上，电容模块放置在托板上。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，所述的电容模块由电容模块安装架、预充电模块、主控盒、插拔端子、地脚轮、电容复合母排以及电容组组成，电容模块安装架一侧设置预充电模块及插拔端子。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，所述的整流模块由风冷散热器、IGBT、IGBT复合母排、U形叉以及检测元件组成，整流模块整体安装在隔爆壳体背板法兰上，IGBT与检测元件都设置在风冷散热器散热铜板上；IGBT复合母排与IGBT导通连接，IGBT复合母排直流侧设置有4个U形叉；风冷扇热器的铜管放置在隔爆壳体外部，并设置保护护罩，所述整流模块平铺设置在风冷散热器的散热铜板上。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，所述的逆变功率单元与整流功率单元结构一致。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元的插拔方法，将电容模块放置在托板上；该电容模块通过隔爆壳体的导轨送入拉出；
安装时，从隔爆壳体正面推送至隔爆壳体内部，同时电容复合母排正好插入U形叉内，使电路导通，然后将预充电模块底部的插拔端子插好，整个安装过程结束；整个变频器所有需要进出电容模块的线路要经过插拔端子，当拔出插拔端子公头时，电容模块作为一个独立部件。
本发明的有益效果是：
（1）结构紧凑，隔爆壳体尺寸小，降低了矿井机电硐室的建设成本。
（2）主电路全部采用铜排连接，耐压高，性能稳定。
（3）模块化设计形成独立部件，布线整洁美观，安装及接线出错率大大降低，可靠性进一步提高。
（4）插拔式结构实现防爆变频器井下单人操作维护维修，必要时可直接更换独立部件，井下停机时间短，大大提高了生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是防爆变频器总装图。
图2是防爆变频器内部结构图
图3是整流功率单元。
图4是电容模块主视图。
图5是电容模块右视图。
图6是电容模块后视图。
图7是整流模块右视图。
图8是整流模块主视图。
图中1.隔爆壳体，2.箱门，3.整流功率单元，4.逆变功率单元，5，浸塑软铜排，6.托板，7.导轨，3-1.电容模块，3-2.整流模块，3-3.紧固螺钉，3-1-1.电容模块安装架，3-1-2.预充电模块，3-1-3.主控盒，3-1-4.插拔端子，3-1-5.地脚轮，3-1-6.电容复合母排，3-1-7.电容组，3-2-1.风冷散热器，3-2-2.IGBT，3-2-3.IGBT复合母排，3-2-4.检测元件，3-2-5.U形叉。
具体实施方式
在图1和图2中，根据需要设计了一定大小的隔爆壳体（1），该隔爆壳体（1）共有两个主腔室，分别安装整流功率单元（3）和逆变功率单元（4），两个单元通过浸塑软铜排（5）连接。整流功率单元（3）和逆变功率单元（4）结构上一致，空间上旋转了180°。隔爆壳体（1）底部安装有导轨（7）和托板（6），用于推拉功率单元。
以整流功率单元（3）为例，整流功率单元（3）拆分为电容模块（3-1）和整流模块（3-2），两个模块之间通过4个紧固螺钉（3-3）连接。安装过程中，整流模块（3-2）安装于隔爆壳体（1）背板法兰，电容模块（3-1）放置在托板（6）上，从隔爆壳体（1）正面推送至隔爆壳体（1）内部，同时电容复合母排（3-1-6）正好插入U形叉（3-2-5）内使电路导通，然后将预充电模块（3-1-2）底部的插拔端子（3-1-4）插好，整个安装过程结束。
所述的电容模块（3-1）由电容模块安装架（3-1-1）、预充电模块（3-1-2）、主控盒（3-1-3）、插拔端子（3-1-4）、地脚轮（3-1-5）、电容复合母排（3-1-6）以及电容组（3-1-7）等组成。电容模块安装架（3-1-1）一侧安装预充电模块（3-1-2）及插拔端子（3-1-4），整个变频器所有需要进出电容模块（3-1）的线路要经过插拔端子（3-1-4），当拔出插拔端子（3-1-4）公头时，电容模块（3-1）可作为一个独立部件存在。安装和维修过程，该模块可以通过隔爆壳体（1）的导轨（7）送入送出。
所述的整流模块（3-2）由风冷散热器（3-2-1）、IGBT（3-2-2）、IGBT复合母排（3-2-3）、U形叉（3-2-5）以及检测元件（3-2-4）组成，整体安装于隔爆壳体（1）背板法兰。IGBT（3-2-2）和检测元件（3-2-4）都安装在风冷散热器（3-2-1）散热铜板上，IGBT复合母排（3-2-3）导通IGBT（3-2-2），IGBT复合母排（3-2-3）直流侧安装有4个U形叉（3-2-5）。风冷扇热器（3-2-1）铜管放置在隔爆壳体（1）外部，并设置护罩保护。整个整流模块（3-2）电气元件平铺在风冷散热器散热铜板上。
所述的逆变功率单元（4）跟整流功率单元（3）结构一致，设计方法和安装方式一致。
一种防爆变频器模块化插拔式功率单元的插拔方法，电容模块（3.1）放置在托板（6）上；该电容模块（3.1）通过隔爆壳体（1）的导轨（7）送入拉出；安装时，从隔爆壳体（1）正面推送至隔爆壳体（1）内部，同时电容复合母排（3.1-6）正好插入U形叉（3.2-5）内，使电路导通，然后将预充电模块（3.1-2）底部的插拔端子（3.1-4）插好，整个安装过程结束；整个变频器所有需要进出电容模块（3.1）的线路要经过插拔端子（3.1-4），当拔出插拔端子（3.1-4）公头时，电容模块（3.1）作为一个独立部件。
Claims (4)
1.一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，其特征是：包括：隔爆壳体（1）、整流功率单元（3）和逆变功率单元（4），所述隔爆壳体（1）设置有两个主腔室，两个主腔室分别设置有整流功率单元（3）和逆变功率单元（4），整流功率单元（3）与逆变功率单元（4）通过浸塑软铜排（5）连接，整流功率单元（3）与逆变功率单元（4）结构一致，空间旋转角度为180°；隔爆壳体（1）底部设置有用于推拉功率单元的导轨（7）和托板（6）；所述整流功率单元（3），包括：电容模块（3-1）和整流模块（3-2），所述的电容模块（3-1）由电容模块安装架（3-1-1）、预充电模块（3-1-2）、主控盒（3-1-3）、插拔端子（3-1-4）、地脚轮（3-1-5）、电容复合母排（3-1-6）以及电容组（3-1-7）组成，电容模块安装架（3.1-1）一侧设置预充电模块（3-1-2）及插拔端子（3-1-4）。
2.根据权利要求1所述的一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，其特征是：所述的电容模块（3-1）与整流模块（3-2）的两个模块之间通过4个紧固螺钉（3-3）连接，整流模块（3-2）设置于隔爆壳体（1）背板法兰上，电容模块（3-1）放置在托板（6）上。
3.根据权利要求1所述的一种防爆变频器模块化插拔式功率单元，其特征是：所述的整流模块（3-2）由风冷散热器（3-2-1）、IGBT（3-2-2）、IGBT复合母排（3-2-3）、U形叉（3-2-5）以及检测元件（3-2-4）组成，整流模块（3-2）的整体安装在隔爆壳体（1）背板法兰上，IGBT（3-2-2）与检测元件（3-2-4）都设置在风冷散热器（3-2-1）散热铜板上；IGBT复合母排（3-2-3）与IGBT（3-2-2）导通连接，IGBT复合母排（3-2-3）直流侧设置有4个U形叉（3-2-5）；风冷散热器（3-2-1）的铜管放置在隔爆壳体（1）外部，并设置保护护罩，所述整流模块（3-2）平铺设置在风冷散热器的散热铜板上。
4.采用权利要求1所述的一种防爆变频器模块化插拔式功率单元的插拔方法，其特征是：电容模块（3-1）放置在托板（6）上；该电容模块（3-1）通过隔爆壳体（1）的导轨（7）送入拉出；
安装时，从隔爆壳体（1）正面推送至隔爆壳体（1）内部，同时电容复合母排（3-1- 6）正好插入U形叉（3-2-5）内，使电路导通，然后将预充电模块（3-1-2）底部的插拔端子（3-1-4）插好，整个安装过程结束；整个变频器所有需要进出电容模块（3-1）的线路要经过插拔端子（3-1-4），当拔出插拔端子（3-1-4）公头时，电容模块（3-1）作为一个独立部件。
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