專利名稱：低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種防爆變頻裝置，具體是ー種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，屬于礦用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變頻器使電機(jī)控制系統(tǒng)變的高性能、低損耗，但由于煤礦井下環(huán)境具有瓦斯含量高、濕度大的特點(diǎn)，通用的變頻器在井下不能使用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開發(fā)了各種礦用防爆變頻器，但功率都不超過(guò)500kW。目前國(guó)內(nèi)尚不能提供大功率低開關(guān)頻率的防爆變頻器，逆變器大多采用電壓空間矢量控制(SVPWM)，隨著功率等級(jí)的升高，逆變器開關(guān)器件的開關(guān)損耗增加，并且成為逆變器的主要損耗，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，由于不能限制電壓，所以不適于井下變頻器防爆的要求。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，減少開關(guān)損耗，減少熱量的產(chǎn)生，能限制電壓，達(dá)到變頻裝置的防爆要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，包括三相交流電源、三相變壓器、三相電抗器、絕緣柵雙極晶體管、異步籠形電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、控制中心、整流器、逆變器、電壓檢測(cè)裝置、電流檢測(cè)裝置和溫度檢測(cè)裝置，三相交流電源與三相變壓器連接，三相變壓器通過(guò)三相電抗器與整流器連接，整流器與逆變器連接，逆變器與異步籠形電機(jī)連接，整流器通過(guò)絕緣柵雙極晶體管和制動(dòng)電阻與控制中心連接，第一電容和第二電容與逆變器連接，控制中心通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與逆變器連接，逆變器分別與電壓檢測(cè)裝置、電流檢測(cè)裝置和溫度檢測(cè)裝置連接，電壓檢測(cè)裝置、電流檢測(cè)裝置和溫度檢測(cè)裝置與控制中心連接。進(jìn)一歩，控制中心是數(shù)字信號(hào)處理器。進(jìn)ー步，整流器有三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的ニ極管，各個(gè)橋臂之間并聯(lián)連接。進(jìn)ー步，逆變器包括三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由四個(gè)絕緣柵雙極晶體管、四個(gè)續(xù)流ニ極管和兩個(gè)嵌位ニ極管組成，每個(gè)絕緣柵雙極晶體管與每個(gè)續(xù)流ニ極管并聯(lián)，并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管相互之間串聯(lián)，兩個(gè)嵌位ニ極管與并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管連接。本實(shí)用新型的有益效果是整流器采用ニ極管不可控逆變器而無(wú)需過(guò)多的控制，只需檢測(cè)整流后的電壓值，通過(guò)限流ニ極管的接入與切除來(lái)控制泵升電壓，逆變器采用ニ極管嵌位式三電平結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低開關(guān)頻率下電機(jī)的高動(dòng)態(tài)性能控制，減少開關(guān)損耗，減少熱量的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)變頻裝置的防爆要求。
圖I是本實(shí)用新型的電原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的整流器和逆變器的電路圖。圖中1、三相交流電源，2、三相變壓器，3、三相電抗器，4、整流器，5、絕緣柵雙極晶體管，6、制動(dòng)電阻，7、第一電容，8、第二電容，9、逆變器，10、異步籠型電機(jī)，11、驅(qū)動(dòng)電路，12、控制中心，13、電壓檢測(cè)裝置，14、電流檢測(cè)裝置，15、溫度檢測(cè)裝置。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括三相交流電源I、三相變壓器2、三相電抗器3、絕緣柵 雙極晶體管5、異步籠形電機(jī)10、驅(qū)動(dòng)電路11、控制中心12、整流器4、逆變器9、電壓檢測(cè)裝置13、電流檢測(cè)裝置14和溫度檢測(cè)裝置15，三相交流電源I與三相變壓器2連接，三相變壓器2通過(guò)三相電抗器3與整流器4連接，整流器4與逆變器9連接，逆變器9與異步籠形電機(jī)10連接，整流器4通過(guò)絕緣柵雙極晶體管5和制動(dòng)電阻6與控制中心12連接，第一電容7和第二電容8與逆變器9連接，控制中心12通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路11與逆變器9連接，逆變器9分別與電壓檢測(cè)裝置13、電流檢測(cè)裝置14和溫度檢測(cè)裝置15連接，電壓檢測(cè)裝置13、電流檢測(cè)裝置14和溫度檢測(cè)裝置15與控制中心12連接?？刂浦行?2是數(shù)字信號(hào)處理器；整流器4有三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的ニ極管，各個(gè)橋臂之間并聯(lián)連接；逆變器9包括三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由四個(gè)絕緣柵雙極晶體管、四個(gè)續(xù)流ニ極管和兩個(gè)嵌位ニ極管組成，每個(gè)絕緣柵雙極晶體管與每個(gè)續(xù)流ニ極管并聯(lián)，并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管相互之間串聯(lián)，兩個(gè)嵌位ニ極管與并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管連接。工作過(guò)程首先對(duì)整流器4進(jìn)行預(yù)充電，獲得穩(wěn)定的直流輸出電壓。之后，逆變器9進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；采用特定諧波消除脈寬調(diào)制技術(shù)(SHEPWM)產(chǎn)生脈寬調(diào)制波形來(lái)控制逆變器9的工作。因求解特定諧波消除脈寬調(diào)制技術(shù)的開關(guān)角計(jì)算量特別大，需在離線的情況下，采用牛頓迭代法計(jì)算好在不同開關(guān)頻率和不同調(diào)制度下的開關(guān)角，并存于控制中心12中；根據(jù)求得的開關(guān)角，計(jì)算出穩(wěn)態(tài)條件下理想的定子磁鏈軌跡，借助異步籠形電機(jī)10的混合電機(jī)模型構(gòu)建ー個(gè)自控電機(jī)模型，使其輸出實(shí)際定子磁鏈軌跡和平滑的參考電壓矢量，之后求得實(shí)際定子磁鏈軌跡與理想定子磁鏈軌跡的偏差，再根據(jù)伏-秒平衡原理，對(duì)已求好的開關(guān)角進(jìn)行修正，從而避免開關(guān)角切換引起的沖擊；由于采用了異步籠形電機(jī)10，系統(tǒng)不能調(diào)速，必須加入轉(zhuǎn)速和磁鏈外環(huán)產(chǎn)生定子磁鏈偏差，修改開關(guān)角，使定子磁鏈的偏差快速消除，使實(shí)際轉(zhuǎn)速快速等于給定值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高動(dòng)態(tài)控制，由于采用不可控ニ極管整流器4，電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能量不能回饋到電網(wǎng)而累積到直流側(cè)，使直流側(cè)電壓升高，為了限制此電壓，通過(guò)電壓檢測(cè)裝置14定時(shí)的檢測(cè)直流側(cè)電壓，當(dāng)電壓高于一定值時(shí)，將制動(dòng)電阻6接入電路，釋放電能，以此來(lái)達(dá)到限壓的目的，從而實(shí)現(xiàn)了減少開關(guān)損耗，減少熱量的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)變頻裝置的防爆要求。
權(quán)利要求1.一種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，其特征在干，包括三相交流電源(I)、三相變壓器(2)、三相電抗器(3)、絕緣柵雙極晶體管(5)、異步籠形電機(jī)(10)、驅(qū)動(dòng)電路(11)、控制中心(12)、整流器(4)、逆變器(9)、電壓檢測(cè)裝置(13)、電流檢測(cè)裝置(14)和溫度檢測(cè)裝置(15)，三相交流電源(I)與三相變壓器(2)連接，三相變壓器(2)通過(guò)三相電抗器(3)與整流器(4)連接，整流器(4)與逆變器(9)連接，逆變器(9)與異步籠形電機(jī)(10)連接，整流器(4)通過(guò)絕緣柵雙極晶體管(5)和制動(dòng)電阻(6)與控制中心(12)連接，第一電容(7)和第二電容(8)與逆變器(9)連接，控制中心(12)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路(11)與逆變器(9)連接，逆變器(9)分別與電壓檢測(cè)裝置(13)、電流檢測(cè)裝置(14)和溫度檢測(cè)裝置(15)連接，電壓檢測(cè)裝置(13)、電流檢測(cè)裝置(14)和溫度檢測(cè)裝置(15)與控制中心(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，其特征在于，所述的控制中心(12)是數(shù)字信號(hào)處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，其特征在于，所述的 整流器(4)有三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)的ニ極管，各個(gè)橋臂之間并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，其特征在于，所述的逆變器(9)包括三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由四個(gè)絕緣柵雙極晶體管、四個(gè)續(xù)流ニ極管和兩個(gè)嵌位ニ極管組成，每個(gè)絕緣柵雙極晶體管與每個(gè)續(xù)流ニ極管并聯(lián)，并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管相互之間串聯(lián)，兩個(gè)嵌位ニ極管與并聯(lián)之后的絕緣柵雙極晶體管和續(xù)流ニ極管連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低開關(guān)頻率的礦井防爆變頻裝置，屬于礦用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括三相交流電源、三相變壓器、三相電抗器、絕緣柵雙極晶體管、異步籠形電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、控制中心、整流器、逆變器、電壓檢測(cè)裝置、電流檢測(cè)裝置和溫度檢測(cè)裝置，三相交流電源與三相變壓器連接，三相變壓器通過(guò)三相電抗器與整流器連接，整流器與逆變器連接，逆變器與異步籠形電機(jī)連接，整流器通過(guò)絕緣柵雙極晶體管與控制中心連接。有益效果是減少開關(guān)損耗，減少熱量的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)變頻裝置的防爆要求。
文檔編號(hào)H02P27/08GK202634361SQ201220199898
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者譚國(guó)俊, 李 浩, 劉戰(zhàn), 王從剛 申請(qǐng)人:徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司