專利名稱：一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流變頻器的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)交直交變頻器采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娫凑橹绷?，這種變頻器只能工作在電動(dòng)狀態(tài)，所以稱之為兩象限變頻器。由于兩象限變頻器采用二極管整流橋，無法實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，所以不能將電機(jī)回饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。在一些電機(jī)要回饋能量的應(yīng)用中，比如猴車、絞車系統(tǒng)，只能在兩象限變頻器上增加電阻制動(dòng)單元，將電機(jī)回饋的能量消耗掉，造成電能的浪費(fèi)。另外，在一些大功率的應(yīng)用中，二極管整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。變頻器用于電能變換，可以對(duì)固定頻率、電壓的交流電源進(jìn)行調(diào)節(jié)為負(fù)載提供變頻、變壓電源。改變異步電機(jī)定子頻率f即可平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；若f變小，電源電壓U維持不變，則電機(jī)氣隙磁通將增加，這會(huì)使電機(jī)磁路飽和，激磁電流上升(電機(jī)電流上升)，產(chǎn)生大電流，這是不允許的；若f變大，U維持不變，則電機(jī)氣隙磁通將減小，這勢(shì)必導(dǎo)致電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，這也是不允許的。因此要求在調(diào)頻的同時(shí)改變定子電源電壓U，以維持磁通不變。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適于提高變頻器在煤礦井下的穩(wěn)定性和節(jié)能效率的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，包括上下設(shè)置的主接線腔和主腔，主接線腔的左右兩端各設(shè)有電纜引入裝置；主腔的正端面兩側(cè)通過左、右開門機(jī)構(gòu)與左、右焊接門相連；主腔內(nèi)有控制電路、控制變壓器、換向操作機(jī)構(gòu)、與三相交流電源相連的隔離開關(guān)、用于連接變頻器負(fù)載的交流真空接觸器、用于直接連接三相交流電源和負(fù)載的旁路交流真空接觸器。所述控制電路包括與隔離開關(guān)相連的整流電路、與該整流電路的直流輸出端相連的儲(chǔ)能電容、與所述整流電路并聯(lián)的預(yù)充電電路、與儲(chǔ)能電容相連的IGBT驅(qū)動(dòng)電路、與 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端相連的CPU單元、與CPU單元相連的觸摸屏、與CPU單元相連的變頻器輸出電流檢測(cè)回路、與CPU單元相連的用于檢測(cè)儲(chǔ)能電容的電壓的直流電壓檢測(cè)電路、用于控制所述交流真空接觸器和旁路交流真空接觸器的PLC。進(jìn)一步，所述左焊接門上設(shè)有觀察窗，用于觀察變頻器運(yùn)行參數(shù)和記錄的觸摸屏設(shè)于觀察窗內(nèi)；左焊接門上于觀察窗下方設(shè)有用于參數(shù)和功能設(shè)置的設(shè)置按鈕，用于控制變頻器啟動(dòng)、停止、復(fù)位的控制按鈕，用于選擇運(yùn)行工作方式的兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)。進(jìn)一步，所述左、右焊接門的相對(duì)的邊緣上設(shè)有用于彼此限位的限位塊。所述主接線腔頂部設(shè)有防護(hù)擋板。[0009]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器采用矢量控制技術(shù)，電機(jī)起動(dòng)時(shí)按比例同時(shí)降低電源電壓和頻率，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的頻率越低，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越低，機(jī)械沖擊越小。頻率低至l-2Hz，可徹底消除機(jī)械沖擊。由于電源電壓和頻率同時(shí)降低，電機(jī)氣隙主磁通Φ在加速時(shí)維持恒定；同時(shí)直接力矩控制技術(shù)還可使得電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子電流的有功分量在加速時(shí)維持恒定，電機(jī)電磁力矩M在加速時(shí)能夠輸出高轉(zhuǎn)矩(即啟動(dòng)時(shí)電機(jī)電磁力矩M相比其正常運(yùn)行時(shí)電磁力矩M不但沒有下降，反而有所增大)。矢量控制技術(shù)可使電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子電流的有功分量在加速時(shí)維持恒定的同時(shí)，降低其無功分量值，這樣就大大降低了電機(jī)的啟動(dòng)電流，使電機(jī)的啟動(dòng)電流通常不超過電機(jī)額定電流的1.5倍，徹底消除了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電氣沖擊現(xiàn)象，對(duì)電氣設(shè)備十分有利。(2)本實(shí)用新型的四象限變頻器能很好的克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，充分提高了變頻器在煤礦井下的穩(wěn)定性和節(jié)能效率。本產(chǎn)品適用于含有爆炸性氣體(甲烷)和煤塵的煤礦，具有結(jié)構(gòu)合理、工作安全可靠、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、免維護(hù)、使用壽命長等特點(diǎn)。在交流0至 50Hz，電壓660V供電系統(tǒng)中，對(duì)功率250KW及以下的交流感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行調(diào)頻軟啟動(dòng)、調(diào)速、 換向、調(diào)節(jié)電機(jī)功率輸出、慣性停車、軟停車等控制，并對(duì)線路和電機(jī)進(jìn)行綜合保護(hù)，也可進(jìn)行多臺(tái)同型號(hào)的設(shè)備連鎖控制。能滿足風(fēng)機(jī)、水泵、膠帶機(jī)、絞車、架空人車等不同負(fù)載特性、不同負(fù)載對(duì)象的控制要求。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為實(shí)施例中的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器的正面結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中的交流變頻器側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中的交流變頻器的俯視圖；圖4為上述交流變頻器的電路框圖。
具體實(shí)施方式
見圖1-4，本實(shí)施例的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器包括上下設(shè)置的主接線腔1和主腔2，主接線腔1的左右兩端各設(shè)有電纜引入裝置1-1 ；主腔2的正端面兩側(cè)通過左、右開門機(jī)構(gòu)4、6與左、右焊接門7、8相連；主腔1內(nèi)有控制電路、控制變壓器、換向操作機(jī)構(gòu)5、與三相交流電源相連的隔離開關(guān)、用于連接變頻器負(fù)載(即電機(jī))的交流真空接觸器、用于直接連接三相交流電源和負(fù)載的旁路交流真空接觸器。所述控制電路包括與隔離開關(guān)相連的整流電路、與該整流電路的直流輸出端相連的儲(chǔ)能電容、與所述整流電路并聯(lián)的預(yù)充電電路、與儲(chǔ)能電容相連的IGBT驅(qū)動(dòng)電路、與 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端相連的CPU單元、與CPU單元相連的觸摸屏、與CPU單元相連的變頻器輸出電流檢測(cè)回路、與CPU單元相連的用于檢測(cè)儲(chǔ)能電容的電壓的直流電壓檢測(cè)電路、用于控制所述交流真空接觸器和旁路交流真空接觸器的PLC。PLC連接有外圍接口電路。所述左焊接門8上設(shè)有觀察窗，用于觀察變頻器運(yùn)行參數(shù)和記錄的觸摸屏設(shè)于觀察窗內(nèi)；左焊接門8上于觀察窗下方設(shè)有用于參數(shù)和功能設(shè)置的設(shè)置按鈕19，用于控制變頻器啟動(dòng)、停止、復(fù)位的控制按鈕20，用于選擇運(yùn)行工作方式的兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)22。所述左、右焊接門7、8的相對(duì)的邊緣上設(shè)有用于彼此限位的限位塊10。所述主接線腔1頂部設(shè)有防護(hù)擋板12。三相交流電通過隔離開關(guān)進(jìn)入整流電路，同時(shí)PLC控制交流真空接觸器吸合。變頻器的預(yù)充電路對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，同時(shí)CPU單元對(duì)儲(chǔ)能電容兩端的電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，控制整流電路旁路預(yù)充電電路，以切斷預(yù)充電電路。CPU單元按照CPU內(nèi)部設(shè)定的程序以及鍵盤設(shè)定的參數(shù)對(duì)IGBT進(jìn)行控制，輸出給交流三相電機(jī)。變頻器輸出電流檢測(cè)回路對(duì)負(fù)載實(shí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，CPU單元根據(jù)檢測(cè)得的反饋信號(hào)實(shí)時(shí)對(duì)IGBT進(jìn)行控制。當(dāng)變頻器發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，為不影響生產(chǎn)，可暫時(shí)將變頻器轉(zhuǎn)至工頻模式工作。該模式下，通過PLC直接將工頻電壓輸出至三相電機(jī)，以便應(yīng)急使用。通過觀察窗，可觀察變頻器各運(yùn)行參數(shù)、查看各種記錄。觀察窗下有兩排按鈕，第一排七個(gè)按鈕分別為快上調(diào)、下調(diào)、左調(diào)、右調(diào)、確認(rèn)、退出、菜單，用它們來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和功能設(shè)置。第二排有三個(gè)按鈕啟動(dòng)、停止、復(fù)位，下面有兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，用來選擇運(yùn)行工作方式。主接線腔內(nèi)有9個(gè)GF16的接線端子，分別為3個(gè)主回路進(jìn)線接線柱，3個(gè)主回路出線接線柱，3個(gè)660V電源進(jìn)線接線端子；9個(gè)GF6接線端子，分別為3個(gè)同步用接線端子，3 個(gè)閘電機(jī)電源接線端子和3個(gè)防爆風(fēng)機(jī)電源接線端子。5個(gè)九芯控制接線端子。上部左右兩側(cè)各有2個(gè)主回路電纜引入裝置，最大引入電纜外徑為Φ78πιπι;同時(shí)有10個(gè)控制電纜引入裝置，最大引入電纜外徑為Φ 12. 9mm。主腔正面有一個(gè)觀察窗，可觀察變頻器各運(yùn)行參數(shù)、查看各種記錄。觀察窗下有兩排按鈕，第一排七個(gè)按鈕分別為快上調(diào)、下調(diào)、左調(diào)、右調(diào)、確認(rèn)、退出、菜單，用它們來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和功能設(shè)置。第二排有三個(gè)按鈕啟動(dòng)、停止、復(fù)位，下面有兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，用來選擇運(yùn)行工作方式。主腔內(nèi)有變頻器組件、控制電路、控制變壓器、本安電路板、隔離開關(guān)、真空接觸器等部件。主接線腔內(nèi)共有6個(gè)GF16接線端子，分別為3個(gè)660V電源進(jìn)線接線端子，3個(gè)出線接線端子；3個(gè)GF6接線端子用于與變頻器的同步；3個(gè)九芯控制接線端子。上部左右兩側(cè)各有2個(gè)主回路電纜引入裝置，最大引入電纜外徑為Φ78πιπι ；另外有5個(gè)控制電纜引入裝置，最大電纜引入直徑Φ12.9πιπι。主腔內(nèi)有電抗器、PIU單元、冷卻風(fēng)扇、變壓器等部件。本實(shí)施例中，采用IGBT模塊作為整流橋，IGBT模塊可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，采用IGBT做整流橋，一方面可以調(diào)整輸入的功率因數(shù)，消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，讓變頻器真正成為“綠色產(chǎn)品”。另一方面可以將電動(dòng)機(jī)回饋產(chǎn)生的能量反送到電網(wǎng)，達(dá)到徹底的節(jié)能效果。本產(chǎn)品采用矢量控制技術(shù)，可對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行平滑調(diào)速，使交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)調(diào)速性能相媲美；具有起動(dòng)力矩大、起動(dòng)轉(zhuǎn)速低的特點(diǎn)，同時(shí)能夠?qū)﹄姍C(jī)運(yùn)行進(jìn)行全程監(jiān)控，調(diào)節(jié)電機(jī)功率輸出、改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向、速度。采用先進(jìn)的DSP微處理器和電力電子技術(shù)以及全數(shù)字無速度矢量控制、低壓電感母線、AFE自動(dòng)換相、電子濾波、功率模塊熱管散熱等高新技術(shù)，徹底消除設(shè)備啟動(dòng)過程中的機(jī)械及電氣沖擊。功率元件的散熱采用熱管散熱技術(shù)，解決了大功率隔爆變頻器長時(shí)運(yùn)行的散熱技術(shù)難題。另外它還具有過壓、欠壓、過流、過載、過熱、缺相等保護(hù)功能，各種故障均可通過LCD顯示并供隨時(shí)查看，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄故障，方便故障查詢及處理。[0026] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，其特征在于包括上下設(shè)置的主接線腔 (1)和主腔(2 )，主接線腔(1)的左右兩端各設(shè)有電纜引入裝置(1-1)；主腔(2)的正端面兩側(cè)通過左、右開門機(jī)構(gòu)(4、6)與左、右焊接門(7、8)相連；主腔(1)內(nèi)有控制電路、控制變壓器、換向操作機(jī)構(gòu)(5)、與三相交流電源相連的隔離開關(guān)、用于連接變頻器負(fù)載的交流真空接觸器、用于直接連接三相交流電源和負(fù)載的旁路交流真空接觸器；所述控制電路包括與隔離開關(guān)相連的整流電路、與該整流電路的直流輸出端相連的儲(chǔ)能電容、與所述整流電路并聯(lián)的預(yù)充電電路、與儲(chǔ)能電容相連的IGBT驅(qū)動(dòng)電路、與IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端相連的CPU單元、與CPU單元相連的觸摸屏、與CPU單元相連的變頻器輸出電流檢測(cè)回路、與CPU單元相連的用于檢測(cè)儲(chǔ)能電容的電壓的直流電壓檢測(cè)電路、 用于控制所述交流真空接觸器和旁路交流真空接觸器的PLC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，其特征在于所述左焊接門(8)上設(shè)有觀察窗，用于觀察變頻器運(yùn)行參數(shù)和記錄的觸摸屏設(shè)于觀察窗內(nèi)；左焊接門(8)上于觀察窗下方設(shè)有用于參數(shù)和功能設(shè)置的設(shè)置按鈕(19)，用于控制變頻器啟動(dòng)、 停止、復(fù)位的控制按鈕(20 )，用于選擇運(yùn)行工作方式的兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)(22 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，其特征在于所述左、右焊接門(7、8)的相對(duì)的邊緣上設(shè)有用于彼此限位的限位塊(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，其特征在于所述主接線腔(1)頂部設(shè)有防護(hù)擋板(12)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，其包括主接線腔和主腔；主腔的正端面兩側(cè)通過左、右開門機(jī)構(gòu)與左、右焊接門相連；主腔內(nèi)有控制電路、控制變壓器、換向操作機(jī)構(gòu)、與三相交流電源相連的隔離開關(guān)、用于連接變頻器負(fù)載的交流真空接觸器、用于直接連接三相交流電源和負(fù)載的旁路交流真空接觸器。本產(chǎn)品適用于含有爆炸性氣體和煤塵的煤礦，具有結(jié)構(gòu)合理、工作安全可靠、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、免維護(hù)、使用壽命長等特點(diǎn)。對(duì)交流感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行調(diào)頻軟啟動(dòng)、調(diào)速、換向、調(diào)節(jié)電機(jī)功率輸出、慣性停車、軟停車等控制，并對(duì)線路和電機(jī)進(jìn)行綜合保護(hù)。能滿足風(fēng)機(jī)、水泵、膠帶機(jī)、絞車、架空人車等不同負(fù)載特性、不同負(fù)載對(duì)象的控制要求。
文檔編號(hào)H02P27/06GK202103583SQ20112021753
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者楊維義, 高文成 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院, 天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司