CN202334262U

CN202334262U - 整体移动式高压变频电控装置

Info

Publication number: CN202334262U
Application number: CN 201120459368
Authority: CN
Inventors: 刘增东; 杨晓信; 杨思臣; 程志彬; 庆文奎; 刚绍连; 陶冶; 孟方
Original assignee: China Coal No 5 Construction Co Ltd
Current assignee: China Coal No 5 Construction Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-18

Abstract

本实用新型公开了一种整体移动式高压变频电控装置，涉及一种变频装置。该装置是将激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜安装在一个壳体内。激磁涌流抑制柜中设有真空接触器和限流电阻；变压器柜内装有整流变压器；功率柜内设有实现变压变频输出的功率单元；控制柜内设有PLC控制单元；真空接触器和限流电阻与整流变压器连接，整流变压器与功率单元连接，功率单元与PLC控制单元连接；功率单元的整流侧采用IGBT三相全桥进行可控整流，中间并联一滤波和储能的电解电容，输出侧为4只IGBT组成的H桥。优点是：运输、安装方便快捷；节能效果好。

Description

整体移动式高压变频电控装置

技术领域

本实用新型涉及一种变频装置，具体是一种整体移动式高压变频电控装置。

背景技术

在矿井基本建设的各动力设备中，提升机电控系统系是由多部分组成，提升机电控系统系统安装、调试最为复杂、费时，尤其在业主要求建设工期紧的工程中，整个工程前期准备时间其中提升机安装占据很大的一部分时间，因此怎样缩短机电安装时间是许多建井机电技术人员不断攻克的难题。

目前，我国绝大部分矿井提升机调速采用绕线型异步电动机转子串电阻的交流调速系统(以TKD—A为代表)，这些提升机都是20世纪60年代～70年代的产品，存在以下问题：系统功率因数低，启动电流及切换电流冲击大，设备运行不平稳，易引起电气及机械冲击；控制线路复杂，工作稳定性和可靠性差，缺乏故障诊断功能，排查故障困难；转子回路串接金属电阻，消耗电能造成能源浪费，且发热严重致使工作环境恶化；电机滑环接触不良，易引起设备故障，维护工作量及费用高；另外该系统的电气控制部分均采用板式结构，体积大、运行噪声高，且所有接线端柱裸露在外，对运行安全造成极大的危害。

绕线式异步电机转子串电阻调速方式通过切换交流接触器或者可控硅，在电机的转子回路串入不同阻值的电阻，起到调速运行的作用。根据实际工况不同，一般电阻分成4-8级，每级设有短接开关，在加速过程中，一般采用转矩最优的控制方式，即在转矩-转速特性中串不同电阻曲线的交叉点处切换短接开关，此方式下，电机在加速过程中能获得最大的输出转矩，且开关动作前后电机的输出转矩连续变化。这一控制一般由绞车司机人工实现，也有系统用PLC自动控制完成。

在上述控制方式下，电机的加速过程近似为恒转矩加速过程，电机输出转矩为1.8-2.1倍额定转矩；在加速过程中，提升机系统消耗的有功功率在2-2.2倍额定功率间变化，即使在低速时，由于串入电阻耗能巨大，电机虽然输出功率不大，但其从电网吸收的有功功率仍为额定功率的2-2.2倍；在高速段，由于串入的电阻较少，因此电阻上损耗所占比例不大，但在低速段，如电机的爬行阶段和加速起步阶段，电网提供的绝大部分功率被电阻所消耗，浪费了大量的能源。

上述控制方式下，虽然电机能够输出最大的加速转矩，但在加速过程中电机电流较大，约为2-3倍额定电流。因此在负载较轻时，有时为了降低加速时的电机电流，绞车司机会适当提高各开关动作时的电机转速，在电流降至额定电流时切换短接开关，此时电机的输出转矩、定子电流和从电网吸收的有功功率随速度变化。

中速以上加速过程电机电流有所减小，约为1-1.7倍额定电流，电机的输出转矩也有所降低，约为1-1.7倍额定转矩，且脉动增加，开关动作前后输出转矩有大幅跳跃，电机消耗的功率有所下降，但由于加速转矩较低，加速时间较长，实际加速过程所耗电能并未减少。由于加速转矩较低，因而此控制方法不适用于重载提升场合。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种整体移动式高压变频电控装置，缩短安装时间,节约重复安装的材料。

本实用新型是以如下技术方案实现的：整体移动式高压变频电控装置，包括激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜；激磁涌流抑制柜中设有真空接触器和限流电阻；变压器柜内装有整流变压器；功率柜内设有实现变压变频输出的功率单元；控制柜内设有PLC控制单元；真空接触器和限流电阻与整流变压器连接，整流变压器与功率单元连接，功率单元与PLC控制单元连接；将上述设备安装在一个壳体内；功率单元的整流侧采用IGBT三相全桥进行可控整流，中间并联一滤波和储能的电解电容，输出侧为4只IGBT组成的H桥。

本实用新型的有益效果是：

1）系统采用整体移动式：运输、安装方便快捷；内部连线在出厂时已连接，到现场后接入主电源和输出电源即可投入试验、调试，缩短安装时间,节约重复安装的材料。

2）系统运行平稳：采用了全数字速度、电流、位置闭环控制使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持爬行距离恒定，使提升机具有较高的运行效率；启动——加速——减速——停车过程平稳，无顿挫现象。

3）自动化程度高：提升机的启动、运行、停车过程能实现电机驱动电源的得、失和制动器的自动控制，确保运行安全。

4）节能：启动时比电阻启动方式节电，下放重物时装置采用回馈制动，具有节能效果。

5）机械冲击摩擦小：变频调速系统比串电阻系统更能减小对机械部分的冲击，串电阻系统在减速和低速运行时必须靠带闸才能把速度降低到所期望的范围，大大影响了制动器和制动面的寿命；而变频调速系统只在停车时闸才参与。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型主视图；

图2是图1的后视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的左视图；

图5是图1的右视图；

图6是图4的B-B剖视图；

图7是图3中C部放大图；

图8是本实用新型原理框图；

图9是电路原理图；

图10是功率单元电路图。

图中：1、壳体，11、透视窗，12、活动百页窗，13、固定百页窗，14、柜门，15、风扇，16、进出线孔，17、设备进出孔，18风机孔，19、静电地板110、绝缘胶垫，111、空调外机，112、挡板，113、支架。

具体实施方式

如图1～5所示，整体移动式高压变频电控装置是将激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜安装在一个壳体内；壳体1的前面设有透视窗11、活动百页窗12、固定百页窗13和柜门14；后面设有固定百页窗13、柜门14、风扇15和进出线孔16；左侧面设有固定百页窗13、风扇15和进出线孔16；右侧面设有排气扇114和进出线孔16；顶板上设有设备进出孔17和风机孔18内部底面设置静电地板19和绝缘胶垫110和空调外机111，壳体1的侧板由两块钢板和设置在两块钢板之间的保温层组成；

如图6和图7所示，壳体1的内部纵向设有三个挡板112将壳体分隔成四个单元；挡板112由两块钢板和设置在两块钢板之间的保温层组成。顶板由两块钢板，设置在钢板之间的保温层和支架113组成。

图8和图9所示，激磁涌流抑制柜中设有真空接触器和限流电阻；变压器柜内装有整流变压器；功率柜内设有实现变压变频输出的功率单元；控制柜内设有PLC控制单元；真空接触器和限流电阻与整流变压器连接，整流变压器与功率单元连接，功率单元与PLC控制单元连接；其特征在于：将上述设备安装在一个底座上；功率单元的整流侧采用IGBT三相全桥进行可控整流，中间并联一滤波和储能的电解电容，输出侧为4只IGBT组成的H桥。

真空接触器和限流电阻，限制变频器高压上电时的充电电流和激磁涌流不超过其额定电流。整流变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，为功率柜中的功率单元（低压交直交变流器）供电，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，各功率单元输出串联构成变频器的高电压输出。功率单元是整台变频器实现变压变频输出的基本单元，每个功率单元都相当于一台交直交电压源型单相低压变频器。功率单元整流侧用IGBT三相全桥可控整流，中间采用电解电容滤波和储能，输出侧为4只IGBT组成的H桥。每个功率单元内设DSP高速运算器，进行可控整流算法的运算和控制。由于采用可控整流技术，变频器的输入电流具有较高的功率因数（PF＞0.95）和较低的谐波含量（THD＜4%）。变频器主控系统通过光纤统一控制各功率单元的输出侧IGBT，使变频器整机输出叠加后的多电平的PWM。该电压具有很高的正弦度，谐波含量很低。控制柜内设置两套可编程控制器实现系统的操作和安全保护。主、辅PLC之间相互通讯及监视，操作过程实现双线控制方式，对提升机运行关键的信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等）均采用多重保护，互为监视。

采用IGBT三相全桥可控整流，具有100%功率的能量回馈能力，在减速制动和下方重车时能够将能量回馈至电网，工厂内其他设备使用，降低企业整体电耗水平，尤其适合矿井提升等四象限运行工况需要。

变频器采用先进的无速度传感器矢量控制算法，对电机的磁通和转矩进行精确的解耦控制，能够实现零速（抱闸状态）200%转矩启动、频繁快速起停、快速加速、快速制动等功能。

高压变频器对矿用提升机负载进行了特殊设计，其输出过载能力达200%/60秒，完全满足现场应用的需要。

Claims

1.一种整体移动式高压变频电控装置，包括激磁涌流抑制柜、变压器柜、功率柜和控制柜；激磁涌流抑制柜中设有真空接触器和限流电阻；变压器柜内装有整流变压器；功率柜内设有实现变压变频输出的功率单元；控制柜内设有PLC控制单元；真空接触器和限流电阻与整流变压器连接，整流变压器与功率单元连接，功率单元与PLC控制单元连接；其特征在于：将上述设备安装在一个壳体（1）内；功率单元的整流侧采用IGBT三相全桥进行可控整流，中间并联一滤波和储能的电解电容，输出侧为4只IGBT组成的H桥。

2.根据权利要求1所述的整体移动式高压变频电控装置，其特征在于：壳体（1）的内部纵向设有三个挡板（112）将壳体分隔成四个单元。

3.根据权利要求2所述的整体移动式高压变频电控装置，其特征在于：所述的挡板（112）由两块钢板和设置在两块钢板之间的保温层组成。

4.根据权利要求1～3任一项所述的整体移动式高压变频电控装置，其特征在于：壳体（1）的前面设有透视窗（11）、活动百页窗（12）、固定百页窗（13）和柜门（14）；后面设有固定百页窗（13）、柜门（14）、风扇（15）和进出线孔（16）；左侧面设有固定百页窗（13）、风扇（15）和进出线孔（16）；右侧面设有排气扇（114）和进出线孔（16）；顶板上设有设备进出孔（17）和风机孔（18）；内部底面设置静电地板（19）和绝缘胶垫（110）和空调外机（111）。

5.根据权利要求4所述的整体移动式高压变频电控装置，其特征在于：壳体（1）的侧板由两块钢板和设置在两块钢板之间的保温层组成；顶板由两块钢板，设置在钢板之间的保温层和支架（113）组成。