CN204046484U - 1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种1600KW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置，整流电路采用两个整流桥串联的方式，输入电源由10KV高压电通过移相变压器与两个整流桥连接，移相变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法，输出相位差为30度、大小相等的两组电压。中间滤波电路采用膜电容串联方式，逆变单元采用二极管钳位式拓扑结构。整流电路输出正压、负压和零电压，分别接入滤波电路的正压、负压和零电压，最后与逆变单元相连。本实用新型利用整流电路中点来箝位，由于中点电位是固定的，无需在软件算法上控制中点电压，解决了中点平衡问题，具有结构简单、可靠性高以及大幅减小谐波对电网的影响等特点。

Description

1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置

技术领域

本实用新型涉及一种1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置，用于对煤矿井下刮板输送机高压大容量运输系统的调速。 

背景技术

随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高，矿用变频器在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调速应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗的作用。然而，现用的矿用变频器均采用正弦波脉宽调制，所用器件是 IGBT 器件，经过交-直-交变换后，变频器输出不是完全的正弦波形，而且有 3次以上的谐波。通常二电平的结构为6 脉波，其输入电流中含有6k±1（k为正整数）次谐波，对电网的干扰比较大，甚至干扰煤矿井下安全生产监测监控系统。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种结构简单、可大幅减小谐波对电网的影响、可靠性高的矿用隔爆兼本质安全型交流变频器。 

本实用新型由主回路和控制回路组成。主回路包括：10kV开关柜、移相变压器、预充电电路、12脉冲整流电路、滤波电路以及三电平逆变电路；控制回路包括：信号采集板、CIB主控板和UIB通讯板、按键及液晶显示屏、光纤板以及驱动电路。 

本实用新型1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置采用串联12脉动整流电路，产生的5、7、17、19…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k±1（k为正整数）次谐波，电流谐波含量低对电网污染小，无功分量低，可有效降低变压器的震动和噪声，使变压器的使用寿命延长；利用整流电路的中点来箝位，解决了中点平衡问题，无需在软件算法上控制中点电压。逆变单元采用二极管钳位型三电平逆变电路，功率器件承受的关断电压只有直流母线电压的一半，输出功率可以提高一倍。较低的dv/dt可以降低电磁干扰，在开关频率附近的谐波幅值也很小，线电压输出接近正弦波使输出电压的谐波含量降低50%，可使输出波形质量有较大的改善，使电机的使用寿命延长。 

附图说明

图1 为1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置系统框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。 

本实用新型由主回路和控制回路组成。主回路包括：10kV开关柜、移相变压器、预充电电路、12脉冲整流电路、滤波电路以及三电平逆变电路；控制回路包括：信号采集板、CIB主控板和UIB通讯板、按键及液晶显示屏、光纤板以及驱动电路。 

主回路部分：电网10kV高压由开关柜给移相变压器供电，移相变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法，产生相位差为30度、大小相等的两组电压输出给预充电电路，经过预充电电路输入给12脉冲整流电路；整流电路由12个二极管、15个散热片、5个风扇、6个输入母排、1个正母排、1个负母排、1个零母排和1个水冷散热器构成，二极管被两片散热片夹在中间，每相整流桥利用蝶形弹簧进行压紧。二极管总功耗主要包括通态损耗和关断损耗，负载电流、直流母线电压、结温和开关频率都会影响关断损耗。两个整流桥串连，使二极管的反向截止电压为直流母线电压的一半，单管关断损耗也相应降低。每个二极管通过两端的散热片进行热交换，散热片上面的三个风扇向下吹风，下面的两个风扇把模块产生的热量吸到水冷散热器上，水冷散热器通过循环去离子水降低整流电路的温度；整流后的直流经过电容滤波电路输入给三电平逆变电路；三电平逆变电路将直流转化成幅值、频率均可变的交流量，进而对电机进行调速控制。 

控制回路部分：控制回路包括信号采集板、CIB主控板和UIB通讯板、按键及液晶显示屏、光纤板以及驱动电路。信号采集板、按键及液晶显示屏与CIB主控板和UIB通讯板相连，CIB主控板和UIB通讯板通过光纤板与驱动电路相连。信号采集板对输入、输出电压、电流、正、负、零母线电压及水冷散热器温度进行采样，采集的这些模拟量信号经过处理传送给CIB主控板和UIB通讯板；CIB主控板和UIB通讯板对采集板传送来的信号进行分析判断，判断设备是否处于故障状态，并将当前的信息通过RS485接口传送给液晶显示屏显示；按键用来为CIB主控板和UIB通讯板进行参数设置，按键设置包括IGBT的载波频率、死区时间、启动频率、加减速时间、电机参数和保护参数。CIB主控板和UIB通讯板根据按键设置传送来的信息将IGBT的载波频率作为基波，依据脉宽等效原理进行运算处理产生PWM信号，并将其发送给光纤板。光纤板将高低电平形式的PWM信号转化成光信号，再将其发送给驱动板，最后驱动板将光信号转化成+15V和-15V的电信号用以驱动IGBT的开通和关断；变频器不运行时，驱动板上获得-15V信号，以保证IGBT的关断；当变频器运行时，则根据PWM信号产生的高低电平来开通和关断IGBT。PWM信号为+15V时，IGBT开通；PWM信号为-15V时，IGBT关断；按键及液晶显示屏负责对CIB主控板和UIB通讯板参数的设置及信息的实时显示。 

以上所举实施例仅用于方便举例说明本实用新型，在本实用新型所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。 

Claims (3)

1.一种1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置，其特征在于：该变频调速装置主要由主回路和控制回路组成；主回路包括10kV开关柜、移相变压器、预充电电路、12脉冲整流电路、滤波电路以及三电平逆变电路；控制回路包括信号采集板、CIB主控板和UIB通讯板、按键及液晶显示屏、光纤板以及驱动电路；信号采集板、按键及液晶显示屏与CIB主控板和UIB通讯板相连，CIB主控板和UIB通讯板通过光纤板与驱动电路相连。

2.根据权利要求1所述的1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置，其特征是：整流电路采用两个整流桥串联的方式，输入电源由10kV高压电通过移相变压器与两个整流桥连接，移相变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法，输出相位差为30度、大小相等的两组电压，从而保证中点电位是固定的。

3.根据权利要求1所述的1600kW/3300V串联12脉动供电三电平变频调速装置，其特征是：整流电路采用水风换热的方式降低变频器的温升。