專利名稱：一種變頻器和連續(xù)采煤機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種變頻器和連續(xù)采煤機(jī)。
背景技術(shù)：
交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)能效果， 成為當(dāng)今節(jié)能、改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。目前礦山綜采工作面大多數(shù)以1140V作為井下供電系統(tǒng)的主導(dǎo)電壓，只有少數(shù)國(guó)外廠家有為中國(guó)市場(chǎng)提供匹配此類電壓的產(chǎn)品，但體積較大、價(jià)格昂貴。而大功率礦用的變頻器(Frequency converter)除了在調(diào)速、節(jié)能方面有著高可靠性的要求，由于所應(yīng)用的礦用設(shè)備的機(jī)身大小限制，大功率礦用的變頻器對(duì)體積大小也有很強(qiáng)的要求。連續(xù)采煤機(jī)(Continuous miner)是井下非常重要的礦用設(shè)備，其截割、行走、運(yùn)輸電機(jī)運(yùn)行的可靠性是整機(jī)關(guān)鍵部件。例如截割電機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速，變頻器控制截割電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟煤層快速截割，硬煤層或巖石低頻率高轉(zhuǎn)矩截割，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)截割控制，可以提高截割電機(jī)、減速機(jī)的穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)缺少體積較小且可靠性高的變頻器的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種變頻器和連續(xù)采煤機(jī)，以解決實(shí)際場(chǎng)景中對(duì)于變頻器的高可靠性和小體積的要求，為此，本實(shí)用新型實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種變頻器，包括整流器(1)和逆變器(3 )，進(jìn)一步包括母線(2 )，其中兩個(gè)整流器(1)并聯(lián)通過(guò)母線(2 )與相并聯(lián)的多個(gè)逆變器(3 )相連接；兩個(gè)整流器(1)并聯(lián)與外接電源相連接，多個(gè)逆變器(3)分別與多個(gè)電機(jī)相連接。優(yōu)選的，任何一個(gè)整流器(1)的輸出功率均可滿足逆變器(3)的額定功率。優(yōu)選的，兩個(gè)整流器(1)中分別包括整流模塊(11)、連接器(12 )、控制模塊(13 )和均流控制電路；整流模塊(11)通過(guò)連接器(12 )連接均流控制電路，控制模塊(13 )分別與整流模塊(11)和均流控制電路相連接。優(yōu)選的，控制模塊(13)通過(guò)母線(2 )中的回饋電路與多個(gè)逆變器(3 )相連接。優(yōu)選的，所述外接電源的電壓，具體為1140V。優(yōu)選的，所述變頻器采用水冷方式進(jìn)行冷卻；所述變頻器在整流器(1)所在的位置設(shè)置入水口，在逆變器(3)所在的位置設(shè)置出水口。優(yōu)選的，
3[0019]兩個(gè)整流器(1)分別安裝在所述變頻器的兩端，多個(gè)逆變器(3)安裝在所述變頻器的中部。優(yōu)選的，所述入水口設(shè)有流量監(jiān)測(cè)器，所述出水口設(shè)有溫度傳感器。一種連續(xù)采煤機(jī)，包括如上述的變頻器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的變頻器，不僅通過(guò)雙整流器并聯(lián)的方式冗余實(shí)現(xiàn)了變頻器可靠性的提高，而且整流器通過(guò)母線對(duì)多個(gè)逆變器進(jìn)行供電的母線結(jié)構(gòu)和逆變器并聯(lián)設(shè)計(jì)，也進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了變頻器體積的減小，而應(yīng)用此變頻器的連續(xù)采煤機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的集中關(guān)聯(lián)控制和截割電機(jī)恒功率控制，達(dá)到簡(jiǎn)化控制，提高可靠性和實(shí)現(xiàn)一體化控制的目的。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的整流器電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明1、整流器；2、母線；3、逆變器；11、整流模塊；12、連接模塊；13、控制模塊。
具體實(shí)施方式
為具體說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案和效果，以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的描述。本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及一種母線結(jié)構(gòu)變頻器，該變頻器中采用整流器冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了變頻器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而其進(jìn)一步采用的母線冗余和逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)，則能夠達(dá)到減小變頻器體積和集中冷卻控制的效果。如圖1所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括整流器1、母線2和逆變器3。其中為了提高變頻器的可靠性，本實(shí)用新型中采用雙整流器冗余的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即在變頻器中安裝兩個(gè)整流器1，包括圖1中所示的整流器A和整流器B，且兩個(gè)整流器1相互并聯(lián)連接。變頻器工作原理是交-直-交的變換過(guò)程，所以，在上述的變頻器中，外接電源通過(guò)并聯(lián)線路向兩個(gè)整流器1輸入交流電流，然后，兩個(gè)整流器1在完成交-直變換后，通過(guò)并聯(lián)的母線2結(jié)構(gòu)向多個(gè)逆變器3傳輸直流電流，而多個(gè)逆變器3則分別與變頻器外部的多個(gè)電機(jī)相連接，為其提供逆變處理后的交流電流，在本實(shí)施例中，以四個(gè)逆變器3為例進(jìn)行說(shuō)明，在具體的實(shí)施場(chǎng)景中，逆變器3的數(shù)量變化并不會(huì)影響本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。為了實(shí)現(xiàn)整流器冗余結(jié)構(gòu)，在通過(guò)并聯(lián)方式將兩個(gè)整流器1接入變頻器電路的同時(shí)，還需要保證其中任何一個(gè)整流器1的輸出功率均可滿足所有的四個(gè)逆變器3的額定功率。在正常狀態(tài)下，這樣的整流器冗余控制可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整流器1的同時(shí)均流供電，由于其中任何一個(gè)整流器1的輸出功率都可滿足逆變器3的額定功率需求，所以，當(dāng)其中一個(gè)整流器1 (例如整流器A)出現(xiàn)故障時(shí)，便可以對(duì)該出現(xiàn)故障的整流器1實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷開(kāi)退出，而由另一整流器1 (例如整流器B)繼續(xù)正常為逆變器3正常供電，不會(huì)由于個(gè)別整流器 1的故障而影響整個(gè)變頻器的工作，導(dǎo)致整個(gè)變頻器的停機(jī)，從而，提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)然，在具體的實(shí)施場(chǎng)景中，也可以設(shè)置更多的整流器1并聯(lián)在變頻器中，實(shí)現(xiàn)多重冗余結(jié)構(gòu)，但這樣的結(jié)構(gòu)必然會(huì)使變頻器的體積增大，而多個(gè)整流器1所散發(fā)的高熱量也會(huì)對(duì)變頻器的冷卻提出更高的要求，至于是否采用更多整流器(三個(gè)或三個(gè)以上)的多重冗余結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)變頻器體積和可靠性的需要進(jìn)行權(quán)衡來(lái)設(shè)置，這樣的變化并不影響本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。進(jìn)一步的，如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的整流器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中， 兩個(gè)整流器1中分別包括整流模塊11、連接器12、控制模塊13和均流控制電路，在整流器 1中，實(shí)現(xiàn)了整流模塊11與控制模塊13的隔離，控制模塊13實(shí)現(xiàn)整機(jī)集中控制，其安裝位置遠(yuǎn)離所有整流模塊11的功率級(jí)。整流模塊11通過(guò)連接器12連接母線2，控制模塊13分別與整流模塊11和均流控制電路相連接?？刂颇K13可以控制連接器12實(shí)現(xiàn)整流模塊 11自動(dòng)連接和退出功能。均流控制電路實(shí)時(shí)檢測(cè)整流模塊11的電壓和或電流，為了保證各整流器1之間電流應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，解決并聯(lián)運(yùn)行的整流器1由于電源特性差異性而帶來(lái)的負(fù)載差別較大的問(wèn)題，采用開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)均流技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整流器1均流。在每一個(gè)整流器1中，整流模塊11接收外接電源的電力輸入，然后，整流模塊11 的輸出電流通過(guò)連接器12與母線2連接，在此過(guò)程中，均流控制電路會(huì)監(jiān)控整流模塊11的實(shí)時(shí)電流和/或電壓的大小，并通過(guò)相應(yīng)的控制模塊13對(duì)其的輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各整流器1中的均流。在圖2所示的場(chǎng)景中，控制模塊13通過(guò)控制每個(gè)整流模塊11實(shí)現(xiàn)均流，各個(gè)整流器1相互并聯(lián)對(duì)逆變器3進(jìn)行供電，通過(guò)檢測(cè)每個(gè)連接器12的輸出電流I，利用二極管的單向?qū)щ娦裕骺刂齐娐匪{(diào)整的最大電流信號(hào)為均流信號(hào)IC0M，均流控制電路將兩個(gè)整流模塊11的電流互相比較形成比較電壓控制信號(hào)，然后，傳輸給控制模塊13，由其對(duì)整流模塊11進(jìn)行控制，達(dá)到均流的效果，在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，上述的控制模塊13具體可以為 PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)控制器，其對(duì)整流模塊11的控制具體為調(diào)整整流模塊11 (進(jìn)而對(duì)整流模塊11)的PWM脈寬，以實(shí)現(xiàn)均流控制。在具體的實(shí)施場(chǎng)景中，上述的控制模塊13還可以通過(guò)母線2中的回饋電路與多個(gè)逆變器3相連接，從而對(duì)各個(gè)逆變器3所連接的電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)各電機(jī)進(jìn)行綜合控制。在具體的應(yīng)用場(chǎng)景中，為了匹配當(dāng)前礦山工作面的電壓，上述的為整流器1供電的外接電源的供電電壓等級(jí)具體可以為礦用標(biāo)準(zhǔn)電壓1140V，而相應(yīng)的功率模塊11只要在額定電流上有所要求即可。在實(shí)際應(yīng)用中，整流器1可以放置在變頻器的兩端，采用抽屜結(jié)構(gòu)，方便維修更換。考慮到變頻器的變頻處理所發(fā)出的巨大熱量可能會(huì)影響變頻器的持續(xù)正常工作， 上述的變頻器可以采用水冷方式進(jìn)行冷卻，而且，考慮到整流器1側(cè)的發(fā)熱量較大，可以在整流器1所在的位置設(shè)置入水口，在逆變器3所在的位置設(shè)置出水口，從而提高水冷效率。[0045]在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以在變頻器中，分別將兩個(gè)整流器1放置兩端，而逆變器 3置于變頻器的中間位置，相應(yīng)的，上述的入水口可以設(shè)置在變頻器的兩端，而出水口則設(shè)置在變頻器中部所處的位置上，當(dāng)然，這只是一種優(yōu)選的布置方式，具體布置方式的變化并不影響本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。而為了監(jiān)控水冷效果，可以在入水口設(shè)置流量監(jiān)測(cè)器，在出水口設(shè)置溫度傳感器， 在水溫過(guò)高，即冷卻效果受到影響的情況下，增大水流量，提高水冷效果。進(jìn)一步的，本實(shí)施例還提出了一種包括上述變頻器的連續(xù)采煤機(jī)，在該連續(xù)采煤機(jī)中，通過(guò)電源向變頻器進(jìn)行供電，并通過(guò)變頻器的多個(gè)輸出端口向多個(gè)電機(jī)進(jìn)行供電。通過(guò)該變頻器，可以對(duì)于連續(xù)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)截割、行走、運(yùn)輸?shù)淖冾l控制，達(dá)到節(jié)能環(huán)保作用，減少機(jī)械齒輪、減速機(jī)的沖擊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)采煤機(jī)的采、裝、運(yùn)一體化控制。連續(xù)采煤機(jī)是一種適用于短壁開(kāi)采、回收邊角余煤，房柱開(kāi)采，三下壓煤開(kāi)采的綜合采煤機(jī)械，集截割、裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)、移動(dòng)行走、噴霧降塵于一身。在具體的實(shí)施場(chǎng)景中，連續(xù)采煤機(jī)中的母線結(jié)構(gòu)變頻器可以控制截割電機(jī)、鏟板星輪電機(jī)和運(yùn)輸機(jī)電機(jī)，變頻器檢測(cè)各電機(jī)運(yùn)行情況綜合控制。例如當(dāng)檢測(cè)運(yùn)輸機(jī)電機(jī)過(guò)載時(shí)，變頻器將截割電機(jī)與鏟板星輪電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)減小，防止運(yùn)輸機(jī)的電機(jī)繼續(xù)過(guò)載；同理當(dāng)處于中間環(huán)節(jié)的鏟板星輪電機(jī)過(guò)載，截割電機(jī)轉(zhuǎn)速也相應(yīng)減小。截割電機(jī)變頻控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)恒功率控制，遇到軟煤層時(shí)，截割電機(jī)處于高頻控制，實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩；當(dāng)遇到硬煤層時(shí)，截割電機(jī)處于低頻控制，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的變頻器，不僅通過(guò)雙整流器并聯(lián)的方式冗余實(shí)現(xiàn)了變頻器可靠性的提高，而且整流器通過(guò)母線對(duì)多個(gè)逆變器進(jìn)行供電的母線結(jié)構(gòu)和逆變器并聯(lián)設(shè)計(jì)，也進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了變頻器體積的減小，而應(yīng)用此變頻器的連續(xù)采煤機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的集中關(guān)聯(lián)控制和截割電機(jī)恒功率控制，達(dá)到簡(jiǎn)化控制，提高可靠性和實(shí)現(xiàn)一體化控制的目的。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種變頻器，包括整流器(1)和逆變器(3)，其特征在于，進(jìn)一步包括母線(2)，其中兩個(gè)整流器(1)并聯(lián)通過(guò)母線(2)與相并聯(lián)的多個(gè)逆變器(3)相連接； 兩個(gè)整流器(1)并聯(lián)與外接電源相連接，多個(gè)逆變器(3 )分別與多個(gè)電機(jī)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述變頻器，其特征在于，任何一個(gè)整流器(1)的輸出功率均可滿足逆變器(3)的額定功率。
3.如權(quán)利要求1或2所述變頻器，其特征在于，兩個(gè)整流器(1)中分別包括整流模塊 (11 )、連接器(12 )、控制模塊(13 )和均流控制電路；整流模塊(11)通過(guò)連接器(12)連接均流控制電路，控制模塊(13)分別與整流模塊 (11)和均流控制電路相連接。
4.如權(quán)利要求3所述變頻器，其特征在于，控制模塊(13)通過(guò)母線(2 )中的回饋電路與多個(gè)逆變器(3 )相連接。
5.如權(quán)利要求1所述變頻器，其特征在于，所述外接電源的電壓，具體為1140V。
6.如權(quán)利要求1所述變頻器，其特征在于，所述變頻器采用水冷方式進(jìn)行冷卻； 所述變頻器在整流器(1)所在的位置設(shè)置入水口，在逆變器(3)所在的位置設(shè)置出水
7.如權(quán)利要求1所述變頻器，其特征在于，兩個(gè)整流器(1)分別安裝在所述變頻器的兩端，多個(gè)逆變器(3)安裝在所述變頻器的中部。
8.如權(quán)利要求7所述變頻器，其特征在于，所述入水口設(shè)有流量監(jiān)測(cè)器，所述出水口設(shè)有溫度傳感器。
9.一種連續(xù)采煤機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的變頻器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種變頻器和連續(xù)采煤機(jī)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的變頻器，不僅通過(guò)雙整流器并聯(lián)的方式冗余實(shí)現(xiàn)了變頻器可靠性的提高，而且整流器通過(guò)母線對(duì)多個(gè)逆變行供電的母線結(jié)構(gòu)和逆變器并聯(lián)設(shè)計(jì)，也進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了變頻器體積的減小，而應(yīng)用此變頻器的連續(xù)采煤機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的集中關(guān)聯(lián)控制和截割電機(jī)恒功率控制，達(dá)到簡(jiǎn)化控制，提高可靠性和實(shí)現(xiàn)一體化控制的目的。
文檔編號(hào)H02M5/40GK202206317SQ201120314209
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者易定忠, 滿中國(guó), 黃向陽(yáng) 申請(qǐng)人:三一重型裝備有限公司