CN203574549U - 掘进机变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及掘进机主切割电机变频调速技术，具体是一种掘进机变频器。本实用新型解决了现有掘进机主切割电机调速技术无法实现平滑调速的问题。掘进机变频器，包括三相桥式不可控整流电路、滤波电路、预充电电路、放电电路、逆变电路、检测电路；所述三相桥式不可控整流电路由第一-第六整流二极管组成；所述滤波电路包括滤波电感、支撑电容；所述预充电电路包括预充电电阻；所述放电电路包括第一放电电阻、第二放电电阻；所述逆变电路包括第一-第六IGBT、第一-第六驱动板、第一-第三吸收电容；所述检测电路包括霍尔电压传感器、第一-第三霍尔电流传感器。本实用新型适用于掘进机，尤其适用于EBZ260型掘进机。

Description

掘进机变频器

技术领域

本实用新型涉及掘进机主切割电机变频调速技术，具体是一种掘进机变频器。

背景技术

掘进机是煤矿井下作业的重要设备。掘进机在进行作业时，随着其行走机构向前推进，其主切割电机不断地破碎岩石，然后将碎岩运走。在现有技术条件下，掘进机的主切割电机均采用变极对数的调速方法进行调速。变极对数调速方法具体是指：通过改变电机定子绕组的接线方式来改变电机定子极对数，由此达到调速目的。实践表明，由于变极对数调速方法属于有级调速，其级差较大，导致掘进机的主切割电机无法获得平滑调速特性。具体而言，当采用变极对数调速方法对掘进机的主切割电机进行调速时，主切割电机只能在一种或或两种速率下运行，其调速特性不能满足切割各种等级岩层的需要，一旦碰到坚硬的岩层，便无法保持正常工作（严重时电机堵转，不得不停止切割，退出刀盘），由此不仅严重影响生产进度，而且会造成重大经济损失。基于此，有必要发明一种适用于掘进机主切割电机的全新调速装置，以解决现有掘进机主切割电机调速技术无法实现平滑调速的问题。

发明内容

本实用新型为了解决现有掘进机主切割电机调速技术无法实现平滑调速的问题，提供了一种掘进机变频器。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：掘进机变频器，包括三相桥式不可控整流电路、滤波电路、预充电电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不可控整流电路由第一-第六整流二极管组成；

所述滤波电路包括滤波电感、支撑电容；滤波电感的左端与三相桥式不可控整流电路的正输出端连接；支撑电容的正极与滤波电感的右端连接；支撑电容的负极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述预充电电路包括预充电电阻；预充电电阻的左端与滤波电感的右端连接；预充电电阻的右端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括第一放电电阻、第二放电电阻；第一放电电阻的左端、第二放电电阻的左端均与滤波电感的右端连接；第一放电电阻的右端、第二放电电阻的右端均与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第六IGBT、第一-第六驱动板、第一-第三吸收电容；第一IGBT的集电极与滤波电感的右端连接；第一驱动板的两个信号输出端分别与第一IGBT的栅极和发射极连接；第二IGBT的集电极与第一IGBT的发射极连接；第二驱动板的两个信号输出端分别与第二IGBT的栅极和发射极连接；第二IGBT的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一吸收电容的正极与第一IGBT的集电极连接；第一吸收电容的负极与第二IGBT的发射极连接；第三IGBT的集电极与滤波电感的右端连接；第三驱动板的两个信号输出端分别与第三IGBT的栅极和发射极连接；第四IGBT的集电极与第三IGBT的发射极连接；第四驱动板的两个信号输出端分别与第四IGBT的栅极和发射极连接；第四IGBT的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第二吸收电容的正极与第三IGBT的集电极连接；第二吸收电容的负极与第四IGBT的发射极连接；第五IGBT的集电极与滤波电感的右端连接；第五驱动板的两个信号输出端分别与第五IGBT的栅极和发射极连接；第六IGBT的集电极与第五IGBT的发射极连接；第六驱动板的两个信号输出端分别与第六IGBT的栅极和发射极连接；第六IGBT的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第三吸收电容的正极与第五IGBT的集电极连接；第三吸收电容的负极与第六IGBT的发射极连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器、第一-第三霍尔电流传感器；霍尔电压传感器的正输入端与滤波电感的右端连接；霍尔电压传感器的负输入端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器串接于第一IGBT的发射极的引出端；第二霍尔电流传感器串接于第三IGBT的发射极的引出端；第三霍尔电流传感器串接于第五IGBT的发射极的引出端。

工作时，将三相桥式不可控整流电路的三相输入端与三相输电线路连接。将第一IGBT的发射极的引出端、第三IGBT的发射极的引出端、第五IGBT的发射极的引出端分别与掘进机主切割电机的三相供电输入端连接。将第一-第六驱动板的信号输入端均与掘进机变频器控制装置连接。具体工作过程如下：来自三相输电线路的三相交流电通过三相桥式不可控整流电路进行整流，整流产生的直流电通过滤波电路进行滤波，滤波后的直流电通过逆变电路进行逆变，逆变产生的三相交流电提供给掘进机的主切割电机，掘进机由此进行作业。在此过程中，掘进机变频器控制装置通过第一-第六驱动板分别实时控制第一-第六IGBT进行导通或关断，使得逆变产生的三相交流电的波形实时发生变化，由此使得掘进机主切割电机的转速实时发生变化，从而实现对掘进机主切割电机的平滑调速。预充电电路的作用如下：当支撑电容的电压低于设定值时，整流产生的直流电向支撑电容逐渐充电，预充电电阻能够防止支撑电容充电过程中产生过大充电电流，进而保护支撑电容以及其它电路。放电电路的作用如下：当需要对掘进机主切割电机进行检修时，支撑电容上存储的直流电荷释放在第一放电电阻和第二放电电阻上，由此防止支撑电容上存储的直流电伤害检修人员。检测电路的作用如下：霍尔电压传感器实时检测逆变电路的直流输入电压（即滤波后的直流电电压），以供矢量控制计算和过压保护使用。第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第三霍尔电流传感器实时检测逆变电路的三相交流输出电流（即逆变产生的三相交流电电流），以供矢量控制计算和过流保护使用。逆变电路中的第一-第三吸收电容的作用如下：当第一-第六IGBT进行导通或关断时，第一-第三吸收电容能够吸收逆变电路中的尖峰过电压，由此防止第一-第六IGBT被击穿，进而保护逆变电路。基于上述过程，与现有掘进机主切割电机调速技术相比，本实用新型所述的掘进机变频器具有如下优点：本实用新型所述的掘进机变频器能够实现无级调速。因此，采用本实用新型所述的掘进机变频器能够使得掘进机的主切割电机获得平滑调速特性。换言之，主切割电机能够满足切割各种等级岩层的需要，即使碰到坚硬的岩层，依然能够保持正常工作，由此不仅有效保证了生产进度，而且有效避免了经济损失。综上所述，本实用新型所述的掘进机变频器通过采用全新结构，有效解决了现有掘进机主切割电机调速技术无法实现平滑调速的问题。

本实用新型有效解决了现有掘进机主切割电机调速技术无法实现平滑调速的问题，适用于掘进机，尤其适用于EBZ260型掘进机。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：R、S、T为三相桥式不可控整流电路的三相输入端。

具体实施方式

掘进机变频器，包括三相桥式不可控整流电路、滤波电路、预充电电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不可控整流电路由第一-第六整流二极管D1-D6组成；

所述滤波电路包括滤波电感L、支撑电容C1；滤波电感L的左端与三相桥式不可控整流电路的正输出端连接；支撑电容C1的正极与滤波电感L的右端连接；支撑电容C1的负极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述预充电电路包括预充电电阻Rc；预充电电阻Rc的左端与滤波电感L的右端连接；预充电电阻Rc的右端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括第一放电电阻Rf1、第二放电电阻Rf2；第一放电电阻Rf1的左端、第二放电电阻Rf2的左端均与滤波电感L的右端连接；第一放电电阻Rf1的右端、第二放电电阻Rf2的右端均与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第六IGBTT1-T6、第一-第六驱动板K1-K6、第一-第三吸收电容C11-C13；第一IGBTT1的集电极与滤波电感L的右端连接；第一驱动板K1的两个信号输出端分别与第一IGBTT1的栅极和发射极连接；第二IGBTT2的集电极与第一IGBTT1的发射极连接；第二驱动板K2的两个信号输出端分别与第二IGBTT2的栅极和发射极连接；第二IGBTT2的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一吸收电容C11的正极与第一IGBTT1的集电极连接；第一吸收电容C11的负极与第二IGBTT2的发射极连接；第三IGBTT3的集电极与滤波电感L的右端连接；第三驱动板K3的两个信号输出端分别与第三IGBTT3的栅极和发射极连接；第四IGBTT4的集电极与第三IGBTT3的发射极连接；第四驱动板K4的两个信号输出端分别与第四IGBTT4的栅极和发射极连接；第四IGBTT4的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第二吸收电容C12的正极与第三IGBTT3的集电极连接；第二吸收电容C12的负极与第四IGBTT4的发射极连接；第五IGBTT5的集电极与滤波电感L的右端连接；第五驱动板K5的两个信号输出端分别与第五IGBTT5的栅极和发射极连接；第六IGBTT6的集电极与第五IGBTT5的发射极连接；第六驱动板K6的两个信号输出端分别与第六IGBTT6的栅极和发射极连接；第六IGBTT6的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第三吸收电容C13的正极与第五IGBTT5的集电极连接；第三吸收电容C13的负极与第六IGBTT6的发射极连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器SV1、第一-第三霍尔电流传感器SC1-SC3；霍尔电压传感器SV1的正输入端与滤波电感L的右端连接；霍尔电压传感器SV1的负输入端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器SC1串接于第一IGBTT1的发射极的引出端U；第二霍尔电流传感器SC2串接于第三IGBTT3的发射极的引出端V；第三霍尔电流传感器SC3串接于第五IGBTT5的发射极的引出端W。

具体实施时，所述第一-第六整流二极管D1-D6的反向击穿电压均为5000V，通态平均电流均为300A。所述支撑电容C1的电容量均为3.6mF。所述预充电电阻Rc的电阻值均为100Ω，功率均为300W。所述第一-第六IGBTT1-T6的额定电压均为3300V，额定电流均为800A。所述第一-第六驱动板K1-K6均为1IPSE1A33-60型驱动板。所述第一-第三吸收电容C11-C13的额定电压均为2000V，电容量均为1.0μF。

Claims (7)

1.一种掘进机变频器，其特征在于：包括三相桥式不可控整流电路、滤波电路、预充电电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不可控整流电路由第一-第六整流二极管（D1-D6）组成；

所述滤波电路包括滤波电感（L）、支撑电容（C1）；滤波电感（L）的左端与三相桥式不可控整流电路的正输出端连接；支撑电容（C1）的正极与滤波电感（L）的右端连接；支撑电容（C1）的负极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述预充电电路包括预充电电阻（Rc）；预充电电阻（Rc）的左端与滤波电感（L）的右端连接；预充电电阻（Rc）的右端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括第一放电电阻（Rf1）、第二放电电阻（Rf2）；第一放电电阻（Rf1）的左端、第二放电电阻（Rf2）的左端均与滤波电感（L）的右端连接；第一放电电阻（Rf1）的右端、第二放电电阻（Rf2）的右端均与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第六IGBT（T1-T6）、第一-第六驱动板（K1-K6）、第一-第三吸收电容（C11-C13）；第一IGBT（T1）的集电极与滤波电感（L）的右端连接；第一驱动板（K1）的两个信号输出端分别与第一IGBT（T1）的栅极和发射极连接；第二IGBT（T2）的集电极与第一IGBT（T1）的发射极连接；第二驱动板（K2）的两个信号输出端分别与第二IGBT（T2）的栅极和发射极连接；第二IGBT（T2）的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一吸收电容（C11）的正极与第一IGBT（T1）的集电极连接；第一吸收电容（C11）的负极与第二IGBT（T2）的发射极连接；第三IGBT（T3）的集电极与滤波电感（L）的右端连接；第三驱动板（K3）的两个信号输出端分别与第三IGBT（T3）的栅极和发射极连接；第四IGBT（T4）的集电极与第三IGBT（T3）的发射极连接；第四驱动板（K4）的两个信号输出端分别与第四IGBT（T4）的栅极和发射极连接；第四IGBT（T4）的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第二吸收电容（C12）的正极与第三IGBT（T3）的集电极连接；第二吸收电容（C12）的负极与第四IGBT（T4）的发射极连接；第五IGBT（T5）的集电极与滤波电感（L）的右端连接；第五驱动板（K5）的两个信号输出端分别与第五IGBT（T5）的栅极和发射极连接；第六IGBT（T6）的集电极与第五IGBT（T5）的发射极连接；第六驱动板（K6）的两个信号输出端分别与第六IGBT（T6）的栅极和发射极连接；第六IGBT（T6）的发射极与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第三吸收电容（C13）的正极与第五IGBT（T5）的集电极连接；第三吸收电容（C13）的负极与第六IGBT（T6）的发射极连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器（SV1）、第一-第三霍尔电流传感器（SC1-SC3）；霍尔电压传感器（SV1）的正输入端与滤波电感（L）的右端连接；霍尔电压传感器（SV1）的负输入端与三相桥式不可控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器（SC1）串接于第一IGBT（T1）的发射极的引出端（U）；第二霍尔电流传感器（SC2）串接于第三IGBT（T3）的发射极的引出端（V）；第三霍尔电流传感器（SC3）串接于第五IGBT（T5）的发射极的引出端（W）。

2.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述第一-第六整流二极管（D1-D6）的反向击穿电压均为5000V，通态平均电流均为300A。

3.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述支撑电容（C1）的电容量均为3.6mF。

4.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述预充电电阻（Rc）的电阻值均为100Ω，功率均为300W。

5.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述第一-第六IGBT（T1-T6）的额定电压均为3300V，额定电流均为800A。

6.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述第一-第六驱动板（K1-K6）均为1IPSE1A33-60型驱动板。

7.根据权利要求1所述的掘进机变频器，其特征在于：所述第一-第三吸收电容（C11-C13）的额定电压均为2000V，电容量均为1.0μF。