CN111969927A - 一种模块化变频装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化变频装置，涉及变频器技术领域，其特征在于，包括变频装置本体和散热单元；所述变频装置本体包括：箱体以及设置在所述箱体内部的驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块；所述驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块依次连接，所述散热单元位于所述箱体外侧，并与所述驱动模块的位置相对应。在本发明中，整机安装时采用模块化安装，在安装前把各单个模块安装完成，组装时把各模块装在箱体内即可，缩小变频器的整体体积、便于安装拆卸同时保证达到隔爆标准。

Description

一种模块化变频装置

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，更具体地说，是涉及一种模块化变频装置。

背景技术

现有煤矿对于泵类控制要求不高的负载主要还是采用组合开关对电机进行直接控制，由于这类负载的特性以及为保证设备运行的安全性，在电机选型的时候一般按照最大功率乘以一定的安全系数对电机进行选型，造成所选电机在实际工况运行过程中大多数时候都处于低负载运行状态，低负载运行时三相异步电动机功率因数与效率都相对较低，使用过程中造成较大的能源浪费，利用变频器驱动电机提高其在低负载率工况下的功率因数与效率，现有常见的变频器体积庞大，而体积小的变频器其防爆要求达不到矿井所要求的防爆标准，不适用于南方部分矿井巷道狭小和开采面积狭小的场景，同时其内部元件较多，安装后不利于拆卸维修。

发明内容

本发明的目的是解决上述提出的问题，提供一种体积小、便于安装拆卸和隔爆效果好的模块化变频装置。

提供的技术方案包括：

本发明所述的一种模块化变频装置，包括变频装置本体和散热单元；

所述变频装置本体包括：箱体以及设置在所述箱体内部的驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块；所述驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块依次连接，所述驱动模块位于所述箱体内部的一侧，所述电容模块安装在所述驱动模块的上方，所述电源控制模块设置在所述驱动模块的一侧，所述变压器模块设置在所述驱动模块的下方，所述PLC控制模块布置于所述箱体的箱门上，充分利用变频器内部的空间以及箱门内侧的空间，缩小变频器整体的体积；

所述散热单元位于所述箱体外侧，并与所述驱动模块的位置相对应，便于对驱动模块进行散热。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述驱动模块包括驱动单元及用于安装所述驱动单元的第一安装板4.1，所述第一安装板4.1固定在所述箱体内部的侧边。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述电容模块包括第二安装板1.1和安装在所述第二安装板1.1上的电容单元，所述第二安装板1.1固定于所述箱体内部的顶部。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述第二安装板1.1上设置有至少两条滑轨，所述箱体的内顶部安装有至少两条导轨，所述导轨与所述滑轨一一对应。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述变压器模块包括第三安装板35.1和安装在所述第三安装板35.1上的变压器单元，所述第三安装板35.1通过锁紧结构固定于所述箱体底部。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述锁紧结构包括相互卡接的卡扣和卡槽，所述卡扣布置于所述第三安装板35.1上，所述卡槽布置于所述箱体内部的底部。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述电源控制模块包括第四安装板14和安装在所述第四安装板14上的电源控制单元，所述第四安装板14通过螺栓固定于所述箱体的内侧边。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述PLC控制模块包括第五安装板47.1和安装在所述第五安装板47.1上的PLC控制单元，所述第五安装板47.1布置于所述箱体的箱门内侧。

本发明所述的一种模块化变频装置，所述散热单元包括相互接触的散热器以及散热基板，所述散热器位于所述箱体的外部，所述散热基板位于所述箱体的内部，缩小变频器内部的体积。

本发明的有益效果是：

1.通过变频器内部电气元件的布局优化，对各个模块的安装位置进行布局，充分利用变频器内部的空间，减小变频器的整体体积，使其应用场景更广泛，更适用于南方矿井开采面积狭小或巷道狭小的场景；

2.整机安装时采用模块化安装，在安装前把各单个模块安装完成，组装时把各模块装在箱体内即可，节约生产时间，同时各模块可单独测试，保证其安全性，方便后期现场维护更换。

3.通过将PLC控制模块安装在箱门内侧，利用门上的内部空间，进一步缩小变频器的整体体积。

附图说明

附图1为本发明模块化变频装置箱体内部的右视图

附图2为本发明模块化变频装置的箱门内侧示意图

附图3为本发明导轨滑轨连接的局部剖视图

附图4为本发明模块化变频装置箱体内部的底部的俯视图

附图5为本发明模块化变频装置箱体底端的部分结构示意图

附图6为本发明模块化变频装置箱体内部的结构示意图

图中示：薄膜电容1、第二安装板1.1、第一滑轨1.2、第二滑轨1.3、第一导轨1.4、第二导轨1.5、第七安装板2、IGBT吸收电容3、IGBT模块4、第一安装板4.1、霍尔传感器5、IGBT模块输出端6、整流二极管7、主控板8、放电电阻9、充电电阻10、第六安装板11、熔断器12、机架13、第四安装板14、隔离开关15、主熔断器16、真空接触器17、整流板20、IGBT正极板21、IGBT绝缘板23、IGBT负极板24、第一铜排25、第二铜排26、第三铜排27、检测板28、箱体前法兰29、直流电抗器30、散热风扇31、风扇支架32、风机变压器33、控制变压器34、输入电抗器35、第三安装板35.1、第一电抗器安装板35.2、第二电抗器安装板35.3、变压器安装板37、开关电源38、本质安全型电源39、第一安全栅40、第二安全栅41、第三安全栅42、PLC结构43、显示窗口44、继电器45、接触器46、接线端子47、第五安装板47.1。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“顶/底端”等指示

的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图具体说明本发明：

实施例1：

在本实施例中，一种模块化变频装置，包括变频装置本体和散热单元；

变频装置本体包括：箱体、以及设置在箱体内部的驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块；驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块依次连接，驱动模块位于箱体内部的一侧，电容模块位于驱动模块的上方，电源控制模块位于驱动模块的一侧，变压器模块设置在驱动模块的下方，PLC控制模块布置于箱体的箱门上；散热单元位于箱体外侧，并与驱动模块的位置相对应，通过将各电气元件进行模块化划分，对变频器内部空间进行布局优化，同时充分利用箱门内侧的空间，实现缩小变频器整体体积的同时保证其隔爆要求。

实施例2：

如图1-图5所示，在本实施例中，包括变频装置本体和散热单元；变频装置本体包括：箱体、以及设置在箱体内部的驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块；驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块依次连接，驱动模块安装在箱体内部的左侧，电容模块安装在驱动模块的上方，电源控制模块安装在驱动模块的右侧，变压器模块安装在驱动模块的下方，PLC控制模块安装于箱体的箱门上；散热单元安装于驱动模块的后侧并位于箱体外侧，在安装前先把各单个模块安装完成，然后把各模块组装在箱体的相对位置内即可，缩小变频器的整体体积，节约生产时间，方便后期现场维护更换。

在本实施例中，如图1-图2所示，驱动模块包括驱动单元及用于安装所述驱动单元的第一安装板4.1，驱动单元包括IGBT模块4、整流二极管7、第一安装板4.1，整流二极管7通过铜板与IGBT模块4连接，IGBT模块4通过第一安装板4.1固定在箱体内部的左侧。

在本实施例中，IGBT模块4包括IGBT吸收电容3和整流板20，整流板20包括有IGBT正极板21、IGBT绝缘板23、IGBT负极板24，IGBT正极板21位于IGBT负极板24上方，IGBT绝缘板23位于IGBT正极板21与IGBT负极板24之间，整流二极管7的两极各自与IGBT正极板21以及IGBT负极板24连接，IGBT吸收电容3与IGBT正极板21连接，并位于IGBT正极板21的左侧，IGBT正极板21与整流二极管7连接并位于整流二极管7的左侧，整流二极管7通过整流板20与IGBT模块4连接。

在本实施例中，IGBT模块4还具有IGBT模块输出端6，且IGBT模块输出端6布置于IGBT模块4的上方，同时，IGBT输出电极上方还安装有霍尔传感器5，用于检测变频器输出电流波形的幅值与方向，然后将检测参数反馈给变频器做控制保护。

在本实施例中，整流二极管7前面还可以安装有第七安装板2，第七安装板2上安装有主控板8以及检测板28，且主控板8布置于检测板28的左端。

在本实施例中，整流二极管7下方还具有充电电阻10、放电电阻9，且充电电阻10位于放电电阻9的右端，通过充电电阻10以及放电电阻9实现对整流二极管7的预充电，以保护整流二极管7。

在本实施例中，电容模块包括第二安装板1.1和安装在第二安装板1.1上的电容单元，电容单元包括多个薄膜电容1，优选的为10个薄膜电容1，各个薄膜电容1之间通过铜排连接，减小其整体安装空间的同时增加了电容模块的稳定性。

在本实施例中，多个薄膜电容1组成的电容单元通过铜排与第二安装板1.1连接，第二安装板1.1平面相对于箱体顶面进行面平行布置，且第二安装板1.1布置于薄膜电容1的上方，第二安装板1.1安装于箱体内部的顶端。

在本实施例中，如图3所示，第二安装板1.1上具有至少两条滑轨，优选的为两条滑轨，包括第一滑轨1.2以及第二滑轨1.3，第一滑轨1.2和第二滑轨1.3安装在第二安装板1.1的两侧。

在本实施例中，箱体内部的顶部具有至少两条导轨，优选的为两条导轨，包括第一导轨1.4以及第二导轨1.5，第一导轨1.4以及第二导轨1.5分别相对于箱体的左侧面或右侧面平行布置，同时第一导轨1.4以及第二导轨1.5分别与第一滑轨1.2以及第二滑轨1.3一一对应，通过将导轨与滑轨一一配合在一起，从而使整个电容模块可以快速方便的安装于箱体内或快速从箱体内拆卸。

在本实施例中，如图4-图5所示，变压器模块包括第三安装板35.1和安装在所述第三安装板35.1上的变压器单元，变压器单元包括控制变压器34、风机变压器33、输入电抗器35，第三安装板35.1上包括变压器安装板37以及第一电抗器安装板35.2，变压器安装板37布置于第一电抗器安装板35.2的左侧，控制变压器34、风机变压器33安装于变压器安装板37上，且控制变压器34位于风机变压器33的上方，输入电抗器35安装于第一电抗器安装板35.2上。

在本实施例中，第三安装板35.1上还具有第二电抗器安装板35.3，用于安装直流电抗器30，且第二电抗器安装板35.3布置于变压器安装板37的左侧，将变压器安装板37、第一电抗器安装板35.2以及第二电抗器安装板35.3分别通过螺栓安装于第三安装板35.1上。

在本实施例中，第三安装板35.1通过多个锁紧结构固定在箱体底部，锁紧结构包括可以相互卡接卡扣和卡槽，卡扣布置于第三安装板35.1上，卡槽布置于箱体内部的底部，安装第三安装板35.1的时候，将第三安装板35.1上的卡扣与箱体底部的卡槽一一对应，紧紧卡合在一起，在安装的时候，优先将控制变压器34、风机变压器33、输入电抗器35和直流电抗器30安装在第三安装板35.1上，然后将第三安装板35.1整体直接安装在箱体内或从箱体内拆卸下来，当其中一个电气元件出现问题时，可以将出现问题的控制变压器34、风机变压器33、输入电抗器35或直流电抗器30单独拆卸下来，便于各电气元件安装、拆卸或维修，同时各电气元件之间结构紧凑，充分利用变频器的内部空间，进一步缩小变频器的整体体积。

在本实施例中，电源控制模块包括第四安装板14和安装在第四安装板14上的电源控制单元，电源控制单元包括隔离开关15、主熔断器16、真空接触器17、滤波器，隔离开关15、主熔断器16、真空接触器17安装在第四安装板14上，通过螺栓将第四安装板14固定在箱体内部的右侧，同时隔离开关15通过第一铜排25、第三铜排27与主熔断器16连接，主熔断器16通过第二铜排26与真空接触器17连接，通过第一铜排25、第二铜排26、第三铜排27将隔离开关15、主熔断器16、真空接触器17三者连接在一起，使隔离开关15、主熔断器16、真空接触器17之间更加稳固。

在本实施例中，还包括有机架13，机架13通过螺栓固定于箱体内部的右侧，且机架13位于第四安装板14的后方，机架13内部安装有滤波器，节省安装空间。

在本实施例中，机架13以及第四安装板14左侧安装有第六安装板11，可以安装熔断器12。

在本实施例中，如图6所示，PLC控制模块包括第五安装板47.1和安装在第五安装板47.1上的PLC控制单元，PLC控制模块包括开关电源38、本质安全型电源39、安全栅结构、PLC结构43、继电器45、接触器46和接线端子47，开关电源38与本质安全型电源39连接，且开关电源38位于本质安全型电源39的左侧，本质安全型电源39与安全栅结构连接，且本质安全型电源39位于安全栅结构的左侧，PLC结构43与开关电源38连接，且PLC结构43位于开关电源38的下方，同时PLC结构43与继电器45连接，且PLC结构43位于继电器45的左侧，接触器46与PLC结构43连接，且接触器46位于PLC结构43的下方，接线端子47也与PLC结构43连接，且接线端子47位于PLC结构43的左侧，上述开关电源38、本质安全型电源39、安全栅结构、PLC结构43、继电器45、接触器46、接线端子47组成均安装于第五安装板47.1上，第五安装板47.1通过螺栓安装于箱体的箱门内侧，在安装PLC控制模块时，先将各个元件安装于第五安装板47.1上，然后将第五安装板47.1整体安装在箱门上，当其中某个元件发生故障时，将第五安装板47.1拆卸下来进行维修即可，便于维修，同时维修完还可以单独对维修后的PLC控制模块进行测试，保证其安全性。

在本实施例中，安全栅结构包括第一安全栅40、第二安全栅41、第三安全栅42，第三安全栅42位于本质安全型电源39的右侧，第二安全栅41位于第三安全栅42的右侧，第一安全栅40位于第二安全栅41的右侧，其中第一安全栅40为信号隔离安全栅，第二安全栅41为485隔离安全栅，第三安全栅42为电流输入隔离安全栅，通过三层安全栅进一步对电路进行保护，提高其安全性。

在本实施例中，开关电源38左侧留有显示窗口44，用于安装显示屏。

在本实施例中，箱体与箱门接触处布置有箱体前法兰29，箱体前法兰29的下端相对于箱体的底部平面形成凸条，箱门内侧的中间位置具有凹陷处，箱门内侧的底端具有开口向下的凹槽。

在本实施例中，箱体与箱门之间形成快开门结构，箱体的箱口右端与箱门右端铰接在一起，箱门的右端还具有把手，当需要关门的时候，工人握住把手施加给把手一个向上的力，带动箱门向上移动，然后对箱门外部施加一个使其向箱体移动的外力，将箱门的左端推向箱体，然后松开把手，箱门在自身重力的作用下向下移动，使箱门内侧底端的凹槽与箱体前法兰29下端的凸条卡接在一起，实现快速闭合，保证箱体内部满足防爆要求。

在本实施例中，散热单元包括相互接触的散热器以及散热基板，散热器安装于箱体后侧的外部，散热基板位于箱体后侧的内部，散热器穿过箱体的后侧面与散热基板接触。

在本实施例中，散热器为热管散热器，散热基板采用紫铜材料制成。

在本实施例中，箱体底部的左侧安装有风扇支架32，用于安装散热风扇31，进一步提高箱体内部的散热效果。

以上的具体实施例，对本发明的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但上述实施例是示例性的，并不用于限定本发明的保护范围，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对上述实施例进行的任何变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模块化变频装置，其特征在于，包括变频装置本体和散热单元；

所述变频装置本体包括：箱体以及设置在所述箱体内部的驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块；所述驱动模块、电容模块、变压器模块、电源控制模块、PLC控制模块依次连接，所述驱动模块位于所述箱体内部的一侧，所述电容模块安装在所述驱动模块的上方，所述电源控制模块设置在所述驱动模块的一侧，所述变压器模块设置在所述驱动模块的下方，所述PLC控制模块布置于所述箱体的箱门上；

所述散热单元位于所述箱体外侧，并与所述驱动模块的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述驱动模块包括驱动单元及用于安装所述驱动单元的第一安装板（4.1），所述第一安装板（4.1）固定在所述箱体内部的侧边。

3.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述电容模块包括第二安装板（1.1）和安装在所述第二安装板（1.1）上的电容单元，所述第二安装板（1.1）安装于所述箱体内部的顶端。

4.根据权利要求3所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述第二安装板（1.1）上设置有至少两条滑轨，所述箱体的内顶部安装有至少两条导轨，所述导轨与所述滑轨一一对应。

5.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述变压器模块包括第三安装板（35.1）和安装在所述第三安装板（35.1）上的变压器单元，所述第三安装板（35.1）通过锁紧结构固定于所述箱体底部。

6.根据权利要求5所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述锁紧结构包括相互卡接的卡扣和卡槽，所述卡扣布置于所述第三安装板（35.1）上，所述卡槽布置于所述箱体内部的底部。

7.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述电源控制模块包括第四安装板（14）和安装在所述第四安装板（14）上的电源控制单元，所述第四安装板（14）通过螺栓固定于所述箱体的内侧边。

8.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述PLC控制模块包括第五安装板（47.1）和安装在所述第五安装板（47.1）上的PLC控制单元，所述第五安装板（47.1）布置于所述箱体的箱门内侧。

9.根据权利要求1所述的一种模块化变频装置，其特征在于，所述散热单元包括相互接触的散热器以及散热基板，所述散热器位于所述箱体的外部，所述散热基板位于所述箱体的内部。

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