CN114793014A - 一种带应急电源的矿用防爆变频器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带应急电源的矿用防爆变频器及控制方法,该防爆变频器由防爆变频器箱和防爆电池箱组成;防爆变频器箱包括:防爆壳体一、变频器、DC/DC变流器和EMS控制器,所述变频器、DC/DC变流器和EMS控制器安装在防爆壳体一内部;所述防爆电池箱包括:防爆壳体二、电池单元和高压配电盒,所述电池单元和高压配电盒安装在防爆壳体二内部。当矿用防爆变频器停电后,EMS控制器发送控制指令给DC/DC变流器,DC/DC变流器将防爆电池箱储存的电能先进行转换然后给变频器直流母线供电,维持变频器正常运行,达到停电不停机的目的。
Description
技术领域
本发明属于矿用防爆变频器领域,具体的说是一种带应急电源的矿用防爆变频器及控制方法。
背景技术
矿用防爆变频器是煤矿井下的重要设备,用于驱动井下如局扇风机、皮带、绞车等重要设备。在公知技术中,现有防爆变频器由防爆壳体以及壳体内部的变频器组成,供电由现场电源提供、自身没有应急电源功能。现有防爆变频器的不足:当现有防爆变频器及其所驱动设备如局扇风机遭遇现场停电时,会立刻停止,无法运行。对于煤矿来说,局扇风机停止运行是十分危险的,因为它将导致巷道瓦斯浓度超限,甚至引发瓦斯爆炸的重大事故。据统计:引发掘进巷道的瓦斯浓度超限事故中,因局部通风机突然停电占比35%。
发明内容
本发明为克服现有防爆变频器的不足,提供了一种带有应急电源的矿用防爆变频器及控制方法。本发明通过在现有防爆变频器的基础上增加EMS控制器、DC/DC变流器和防爆电池箱来实现矿用防爆变频器停电后的应急电源功能。
本发明采用的技术方案是:一种带应急电源的矿用防爆变频器,由防爆变频器箱和至少一个防爆电池箱组成。所述防爆电池箱的数量根据现场设备的电压等级来确定。防爆电池箱数量配置方案为:现场设备电压等级为660V时,配备一个防爆电池箱;现场设备电压等级为1140V时,配备2个防爆电池箱;现场设备电压等级大于1140V时,配备n个防爆电池箱(n>2)。
所述防爆变频器箱包括:防爆壳体一、变频器、DC/DC变流器、EMS控制器。所述变频器、DC/DC变流器和EMS控制器均安装在防爆壳体一内部。
所述防爆电池箱包括:防爆壳体二、电池单元和高压配电盒。所述电池单元和高压配电盒均安装在防爆壳体二内部。
所述EMS控制器、DC/DC变流器和防爆电池箱组成防爆变频器的应急电源。
所述防爆变频器箱中,所述变频器的输入端in与现场电源连接,输出端out与负载电机连接,变频器的DC+和DC-端分别与DC/DC变流器的输入端I+和I-端连接,变频器的DC+和DC-端分别与变频器内部直流母线的正、负极连接。
所述EMS控制器的Vin端与变频器的输入端in连接,EMS控制器的CAN3端与变频器的CAN端连接,EMS控制器的CAN2端与DC/DC变流器的CAN端连接;EMS控制器的CAN1端与防爆电池箱内的高压配电盒的CAN1端连接。
所述防爆电池箱中,所述高压配电盒的输入端I+和I-端分别与防爆变频器箱内的DC/DC变流器的输出端O+和O-连接; 高压配电盒的输出端O+和O-分别与电池单元的+和-端连接;电池单元的CAN端与高压配电盒的CAN3端连接。
基于上述一种带应急电源的矿用防爆变频器,提出了一种带应急电源的矿用防爆变频器的控制方法,该控制方法包含以下步骤:
步骤一:首先,由EMS控制器读取变频器、DC/DC变流器、防爆电池箱内的高压配电盒以及电池单元的状态信息;
步骤二:所述EMS控制器检测变频器输入电压值;
步骤三:EMS控制器根据变频器输入电压值判断变频器是否有外部电源:当输入电压大于变频器额定输入电压的70%时,判断为有外部电源;当输入电压小于变频器额定输入电压的70%时,判断为无外部电源;
步骤四: EMS控制器根据有无外部电源以及读取的变频器状态信息确定DC/DC变流器的工作模式,并将工作模式发送给DC/DC变流器;更进一步的,当有外部电源时,EMS控制器判断DC/DC变流器为工作模式1;当无外部电源并且变频器运行时,EMS控制器判断DC/DC变流器为工作模式2;当无外部电源并且变频器停止时,返回步骤一;
步骤五:DC/DC变流器根据EMS控制器发送的工作模式进行工作。当EMS控制器发送给DC/DC变流器工作模式1时,DC/DC变流器先将变频器直流母线上的直流电进行转换,然后给防爆电池箱内电池单元进行充电;当EMS控制器发送给DC/DC变流器工作模式2时,DC/DC变流器先将防爆电池箱内电池单元的直流电进行转换,然后给变频器直流母线供电,并维持变频器直流母线电压恒定。
步骤六:重复步骤一至步骤五。
本发明的有益效果是:本发明在现有防爆变频器的基础上通过增设EMS控制器、DC/DC变流器和防爆电池箱组成了防爆变频器的应急电源,当防爆变频器及所驱动设备遭遇现场断电时,该应急电源能够为变频器提供电能,从而实现了断电后变频器连续运行、不停机的目的,有效避免了如因局扇风机停电导致巷道瓦斯超限等问题的发生,保证现场人员有充足的撤离时间和抢修时间,提高了煤矿生产的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明组成结构示意图;
图2为本发明带有两个防爆电池箱的组成结构示意图;
图3为本发明的控制方法流程图。
图中:1. 防爆壳体一、2.变频器、3.DC/DC变流器、4.EMS控制器、5. 防爆壳体二、6.高压配电盒、7.电池单元。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本发明。
如图1所示,一种带应急电源的矿用防爆变频器,由防爆变频器箱和至少一个防爆电池箱组成。
所述防爆变频器箱包括:防爆壳体一1、变频器2、DC/DC变流器3和EMS控制器4,所述变频器2、DC/DC变流器3和EMS控制器4均安装在防爆壳体一1内部。
所述防爆电池箱包括:防爆壳体二5、电池单元7和高压配电盒6,所述电池单元7和高压配电盒6均安装在防爆壳体二5内部。
所述防爆变频器箱中,所述变频器2的输入端in与现场电源连接,输出端out与负载电机连接,变频器2的DC+和DC-端分别与DC/DC变流器3的输入端I+和I-端连接,变频器的DC+和DC-端分别与变频器内部直流母线的正、负极连接。
所述EMS控制器4的Vin端与变频器2的输入端in连接, EMS控制器4通过该连接检测变频器2的输入电压值; EMS控制器4的CAN3端与变频器2的CAN端连接, EMS控制器4通过该连接读取变频器2的状态信息。EMS控制器4的CAN2端与DC/DC变流器3的CAN端连接, EMS控制器4通过该连接读取DC/DC变流器3的状态信息并发送给DC/DC变流器3控制指令;EMS控制器4的CAN1端与防爆电池箱内的高压配电盒6的CAN1端连接,EMS控制器4通过该连接读取高压配电盒6以及电池单元7的状态信息,同时送给高压配电盒6控制指令。
所述防爆电池箱中,所述高压配电盒6的输入端I+和I-端分别与防爆变频器箱内的DC/DC变流器3的输出端O+和O-连接; 高压配电盒6的输出端O+和O-分别与电池单元7的+和-连接;电池单元7的CAN端与高压配电盒6的CAN3端连接,高压配电盒6通过该连接读取电池单元7的状态信息。
所述EMS控制器4、DC/DC变流器3和防爆电池箱组成防爆变频器的应急电源。
图2为第二实施例带有两个防爆电池箱器的矿用防爆变频器组成结构示意图。如图2所示,一种带应急电源的矿用防爆变频器,由防爆变频器箱、第一防爆电池箱和第二防爆电池箱组成,第一防爆电池箱和第二防爆电池箱组成结构相同。
所述防爆变频器箱的EMS控制器4的CAN1端与第一防爆电池箱的高压配电盒6的CAN1端连接,第一防爆电池箱的高压配电盒6的CAN2端与第二防爆电池箱的高压配电盒6的CAN1端连接,所述EMS控制器4通过该连接分别读取第一防爆电池箱和第二防爆电池箱的高压配电盒6以及电池单元7的状态信息,同时给这两个防爆电池箱内的高压配电盒6发送控制指令。
所述第一防爆电池箱的高压配电盒6的输入端I+与防爆变频器箱的DC/DC变流器3的输出端O+连接; 第一防爆电池箱的高压配电盒6的输入端I-与第二防爆电池箱的高压配电盒6的输入端I+连接;第二防爆电池箱的高压配电盒6的输入端I-与防爆变频器箱的DC/DC变流器3的输出端O-连接。
所述EMS控制器4、DC/DC变流器3和第一防爆电池箱及第二防爆电池箱组成防爆变频器自带应急电源。
如图3所示,基于上述一种带应急电源的矿用防爆变频器,提出了一种带应急电源的矿用防爆变频器的控制方法,该控制方法包含以下步骤:
步骤一:首先,由EMS控制器4读取变频器2、DC/DC变流器3、防爆电池箱内的高压配电盒6以及电池单元7的状态信息;
步骤二:所述EMS控制器4检测变频器2输入电压值;
步骤三:EMS控制器4根据变频器2输入电压值判断变频器是否有外部电源:当输入电压大于变频器2额定输入电压的70%时,判断为有外部电源;当输入电压小于变频器2额定输入电压的70%时,判断为无外部电源;
步骤四: EMS控制器4根据有无外部电源以及读取的变频器2状态信息确定DC/DC变流器3的工作模式,并将工作模式发送给DC/DC变流器3;更进一步的,当有外部电源时,EMS控制器4判断DC/DC变流器3为工作模式1;当无外部电源并且变频器2运行时,EMS控制器4判断DC/DC变流器3为工作模式2;当无外部电源并且变频器2停止时,返回步骤一;
步骤五:DC/DC变流器3根据EMS控制器4发送的工作模式进行工作。当EMS控制器4发送给DC/DC变流器3工作模式1时,DC/DC变流器3先将变频器2直流母线上的直流电进行转换,然后给防爆电池箱内电池单元7进行充电;当EMS控制器4发送给DC/DC变流器3工作模式2时,DC/DC变流器3先将防爆电池箱内电池单元7的直流电进行转换,然后给变频器2直流母线供电,并维持变频器2直流母线电压恒定。
步骤六:重复步骤一至步骤五。
本发明应急电源的工作原理是:当矿用防爆变频器遭遇现场停电后,EMS控制器4立刻发送控制指令给DC/DC变流器3,DC/DC变流器3接到指令后,将防爆电池箱储存的电能转换并给变频器2直流母线供电,维持变频器2正常运行,达到停电后矿用防爆变频器所驱动设备连续运行、不停机的目的。
以上公开的仅为本发明的2个具体实施案例,但是本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种带应急电源的矿用防爆变频器,其特征在于:该矿用防爆变频器由防爆变频器箱和至少一个防爆电池箱组成;所述防爆变频器箱包括:防爆壳体一(1)、变频器(2)、DC/DC变流器(3)和EMS控制器(4),所述变频器(2)、DC/DC变流器(3)和EMS控制器(4)均安装在防爆壳体一(1)内部;所述防爆电池箱包括:防爆壳体二(5)、电池单元(7)和高压配电盒(6),所述电池单元(7)和高压配电盒(6)均安装在防爆壳体二(5)内部。
2.根据权利要求1所述一种带应急电源的矿用防爆变频器,其特征在于:所述防爆变频器箱中,所述变频器(2)的输入端in与现场电源连接,输出端out与负载电机连接,变频器(2)的DC+和DC-端分别与DC/DC变流器(3)的输入端I+和I-端连接,变频器(2)的DC+和DC-端分别与变频器内部直流母线的正、负极连接;所述EMS控制器(4)的Vin端与变频器(2)的输入端in连接, EMS控制器(4)的CAN3端与变频器(2)的CAN端连接;EMS控制器(4)的CAN2端与DC/DC变流器(3)的CAN端连接;EMS控制器(4)的CAN1端与防爆电池箱内的高压配电盒(6)的CAN1端连接。
3.根据权利要求1所述一种带应急电源的矿用防爆变频器,其特征在于:所述防爆电池箱中,所述高压配电盒(6)的输入端I+和I-端分别与防爆变频器箱内的DC/DC变流器(3)的输出端O+和O-连接; 高压配电盒(6)的输出端O+和O-分别与电池单元(7)的+和-端连接;电池单元(7)的CAN端与高压配电盒(6)的CAN3端连接。
4.根据权利要求1所述一种带应急电源的矿用防爆变频器,其特征在于:所述EMS控制器(4)、DC/DC变流器(3)和防爆电池箱组成防爆变频器的应急电源。
5.基于权利要求1所述一种带应急电源的矿用防爆变频器,提出了一种带应急电源的矿用防爆变频器的控制方法,其特征在于:该控制方法包括以下步骤:
步骤一:首先,由EMS控制器(4)读取变频器(2)、DC/DC变流器(3)、防爆电池箱内的高压配电盒(6)以及电池单元(7)的状态信息;
步骤二:所述EMS控制器(4)检测变频器(2)输入电压值;
步骤三:EMS控制器(4)根据变频器(2)输入电压值判断变频器是否有外部电源:当输入电压大于变频器(2)额定输入电压的70%时,判断为有外部电源;当输入电压小于变频器(2)额定输入电压的70%时,判断为无外部电源;
步骤四: EMS控制器(4)根据有无外部电源以及读取的变频器(2)状态信息确定DC/DC变流器(3)的工作模式,并将工作模式发送给DC/DC变流器(3);更进一步的,当有外部电源时,EMS控制器(4)判断DC/DC变流器(3)为工作模式1;当无外部电源并且变频器(2)运行时,EMS控制器(4)判断DC/DC变流器(3)为工作模式2;当无外部电源并且变频器(2)停止时,返回步骤一;
步骤五:DC/DC变流器(3)根据EMS控制器(4)发送的工作模式进行工作。
6.当EMS控制器(4)发送给DC/DC变流器(3)工作模式1时,DC/DC变流器(3)先将变频器(2)直流母线上的直流电进行转换,然后给防爆电池箱内电池单元(7)进行充电;当EMS控制器(4)发送给DC/DC变流器(3)工作模式2时,DC/DC变流器(3)先将防爆电池箱内电池单元(7)的直流电进行转换,然后给变频器(2)直流母线供电,并维持变频器(2)直流母线电压恒定;
步骤六:重复步骤一至步骤五。
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