專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力設(shè)備，更確切地說(shuō)是涉及一種高壓變頻調(diào)速器柜體的實(shí)用化結(jié)構(gòu)。
由于高電壓變頻器多應(yīng)用于大型、重要的工業(yè)環(huán)境中，如無(wú)法停機(jī)或停機(jī)有巨大損失的場(chǎng)合，因此其工作可靠性至關(guān)重要。常規(guī)的提高可靠性的措施是著眼于整機(jī)組成各部分的高度可靠，但即使單個(gè)元件的可靠性達(dá)到了99.99％，由數(shù)千個(gè)元件構(gòu)成的整機(jī)可靠性也僅有78.66％。全新概念的高可靠性還應(yīng)包括個(gè)別或少量元件及單元的損壞不能影響整機(jī)的運(yùn)行；能在整機(jī)帶電工作狀態(tài)下更換備件，即在整機(jī)工作中帶電拆下?lián)p壞部件，換上備份部件，并進(jìn)入運(yùn)行序列。
另一方面，本實(shí)用新型所涉及的高壓變頻調(diào)速器，其交直流功率變換采用的不是整體變換的方式，而是先將輸入的交流電或直流電變換成一定路數(shù)的、彼此間電位獨(dú)立的中間交流電，再分別整流、濾波后形成相同路數(shù)的中間直流電，最后根據(jù)需要通過(guò)串聯(lián)逆變電橋并按一定規(guī)律疊加，輸出所需的單相交流電、三相交流電或直流電。以該變換方法實(shí)施的高壓變頻調(diào)速器(HVF)，以多繞組的隔離變壓器供電、以微機(jī)及光導(dǎo)纖維實(shí)現(xiàn)控制與通信、采用若干個(gè)低壓脈寬調(diào)制(PWM)功率單元串接組成，而形成一種高電壓等級(jí)(6千至1萬(wàn)伏)、低成本的電機(jī)變頻調(diào)速器(其實(shí)現(xiàn)技術(shù)公開(kāi)在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利95119585“一種高電壓電力變換方法及其變換裝置”中)。由于整機(jī)輸出采用電位疊加技術(shù)，因此極希望該高壓變頻調(diào)速器除了具有上述的高可靠特性外，還應(yīng)具備容量可組合及整機(jī)可拼裝的特性。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，可滿(mǎn)足帶電維修、容量組合及拼裝式主機(jī)的要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，包括底座、柜體模塊和襯板，其特征在于所述的柜體模塊有一個(gè)以上且分層排布在柜體中；所述的柜體模塊是由兩根橫梁、兩塊側(cè)板及一個(gè)后板包圍而成的框形體，兩橫梁位于框形體的前端面，將框形體內(nèi)部空間區(qū)分成上、下兩層；所述的襯板連接在每?jī)蓚€(gè)柜體模塊間；所述的后板上設(shè)置有動(dòng)力端子孔和控制信號(hào)插接孔，動(dòng)力端子上連接有功率單元帶電插拔保護(hù)電路。
所述的側(cè)板是由外側(cè)平板和內(nèi)側(cè)柵格狀體的熱固擠壓一次成型品，所述的柵格狀體包括縱橫交叉的立筋、橫筋和上、下滑道，所述的上、下滑道分別與所述的兩橫梁保持在同一水平面上，側(cè)板的外側(cè)上端設(shè)有與位于其上的另一柜體模塊側(cè)板上通孔連接的埋母，側(cè)板外側(cè)的中心位置處設(shè)有中心埋母，側(cè)板外側(cè)的兩側(cè)邊分別設(shè)有供插入襯板的U型槽，側(cè)板外側(cè)的下端設(shè)有與位于其下的另一柜體模塊側(cè)板埋母連接的通孔；所述的后板是由所述的動(dòng)力端子孔、信號(hào)插接孔與豎筋及橫筋縱橫交叉一次熱壓完成的成型品，后板兩端設(shè)有可與側(cè)板及襯板連接的埋母；所述的橫梁是呈U型的熱壓成形品，兩端設(shè)有與側(cè)板連接的埋母；所述的襯板是條形板體，插置在所述柜體模塊側(cè)板兩側(cè)邊的U型槽內(nèi)。
所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路包括兩反并聯(lián)連接的晶閘管和連接在兩晶閘管控制極間的壓敏電阻。
所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路包括兩反并聯(lián)連接的晶閘管和分別連接在兩晶閘管控制極及陽(yáng)極間的兩壓敏電阻。
所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路是擊穿型過(guò)壓保護(hù)型晶閘管。
所述的底座由一個(gè)金屬焊裝架及兩塊側(cè)板組成，焊裝架前后設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，側(cè)板與焊裝架兩側(cè)相連接。
所述的柜體還包括有設(shè)置在柜體底部及頂部的的軸流通風(fēng)機(jī)和集風(fēng)器。
本實(shí)用新型由柜體模塊組合成柜體，柜體模塊由較少的部件組成，預(yù)設(shè)通孔及埋母，可根據(jù)需要隨意并方便地組合成各種柜體；每一柜體模塊內(nèi)可上下分層插置兩個(gè)功率單元，通過(guò)多個(gè)柜體模塊的上下疊置可任意擴(kuò)充設(shè)備容量；所設(shè)置的功率單元帶電插拔保護(hù)電路可在整機(jī)帶電運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下插拔功率單元，一次插拔同時(shí)完成強(qiáng)電、弱電的電氣連接或分?jǐn)?，進(jìn)行不間斷作業(yè)及維修。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)

圖1是柜體模塊立體結(jié)構(gòu)示意圖圖2是兩個(gè)柜體模塊組合結(jié)構(gòu)示意圖圖3是8單元功率模塊的柜體組合結(jié)構(gòu)示意圖圖4是柜體模塊與功率單元的插拔結(jié)構(gòu)示意圖圖5是功率單元帶電插拔保護(hù)電路的使用狀態(tài)連接電路圖圖6及圖7分別是功率單元帶電插拔保護(hù)電路的第一、第二實(shí)施電路圖參見(jiàn)圖1，柜體模塊10是本實(shí)用新型的基本部件，是由兩根橫梁11，兩塊側(cè)板12、一塊后板13圍成的框形體。
側(cè)板12是通過(guò)熱固擠壓一次成型的，有抗壓力、抗彎不變形等特點(diǎn)。側(cè)板12的外側(cè)面平整，內(nèi)側(cè)面由三根立筋123、兩根橫筋122和兩條滑道121縱橫交叉構(gòu)成柵格狀體。橫筋122和立筋123起加大強(qiáng)度的作用，橫筋還起一定的導(dǎo)向作用。側(cè)板12的外側(cè)上端的L型槽處設(shè)有三個(gè)埋母124，中心設(shè)有一個(gè)埋母125，兩側(cè)及底部共設(shè)有七個(gè)通孔126，側(cè)板12兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)U型槽127，有四個(gè)通孔126設(shè)置有兩側(cè)U型槽127內(nèi)。
后板13由五根橫筋131、三根豎筋132、十個(gè)動(dòng)力端子孔133及二個(gè)信號(hào)插接孔134(參見(jiàn)圖4)縱橫交錯(cuò)且由熱壓一次完成，橫筋131與豎筋132起加大強(qiáng)度的作用，可通過(guò)動(dòng)力端子孔133和信號(hào)插接孔134安裝動(dòng)力端子和信號(hào)插座，完成一次性插拔。后板兩端各設(shè)有三個(gè)埋母(分別用于連接側(cè)板與襯板)。
橫梁11是由熱壓成型的U型槽橫梁，兩端設(shè)有埋母。
組裝柜體模塊10是通過(guò)預(yù)設(shè)的埋母及通孔完成的，側(cè)板12上端的三個(gè)埋母124用于連接其上另一柜體模塊側(cè)板下端的通孔，起緊固作用，側(cè)板下端的三個(gè)通孔用于與其下方柜體模塊側(cè)板上端的埋母連接緊固，兩側(cè)U型槽內(nèi)的通孔分別用于與后板13兩端埋母及橫梁11兩端埋母連接緊固。側(cè)板12上中心埋母125用于安裝絕緣端子與機(jī)櫛柜相連。
兩上下設(shè)置的橫梁11在安裝時(shí)分別與兩側(cè)側(cè)板12上的上下滑道121保持水平，便于功率單元分別沿滑道121插入柜體模塊10內(nèi)，滑道121并有承重及加大強(qiáng)度的作用，使功率單元的插拔更加流暢。
參見(jiàn)圖2，圖中示出兩個(gè)柜體模塊10的組合結(jié)構(gòu)，兩柜體模塊10通過(guò)側(cè)板12上下端的埋母124及通孔126已上下疊置連接組合成一體，此時(shí)再利用四塊襯板14最終完成組合。襯板14是條形板，插置在側(cè)板12兩側(cè)的U型槽127內(nèi)，襯板上設(shè)有通孔，用螺釘15分別插置在襯板通孔及側(cè)板U型槽127的通孔內(nèi)，而完成兩柜體模塊間的緊固，從而增加整體的強(qiáng)度。
由于組成柜體模塊的側(cè)板、橫梁、后板及連接柜體模塊的襯板都是采用熱固性增強(qiáng)工程塑料壓制成型的，因此具有較好的尺寸一致性和優(yōu)良的電氣絕緣性能。
參見(jiàn)圖3，圖中示出有四個(gè)柜體模塊10的組合柜體結(jié)構(gòu)，共可插置八個(gè)功率單元。由于高壓變頻器每相通常由八個(gè)相同的功率單元串接組成，這八個(gè)功率單元可插裝在由四個(gè)柜體模塊拼裝的柜體內(nèi)，變頻器的三相則可由三個(gè)這樣的柜體組成。
實(shí)際使用時(shí)，模塊化柜體是可以根據(jù)用戶(hù)需要任意靈活組合的，如可根據(jù)需要選用含四個(gè)功率單元的兩層柜體模塊至含十個(gè)功率單元的五層柜體模塊，而當(dāng)需要更大容量時(shí)，還可采用每相兩個(gè)柜體并聯(lián)運(yùn)行，容量可增大一倍。
柜體由底座20、軸流通風(fēng)機(jī)30、集風(fēng)器40和四個(gè)柜體模塊10構(gòu)成。底座20是由兩件側(cè)板21、一件橫梁(圖中不可見(jiàn))和金屬制的前板及后板組成的混合結(jié)構(gòu)。底座20內(nèi)部可安裝與頂部相同的集風(fēng)器40及軸流通風(fēng)機(jī)30，柜體功率單元組成風(fēng)道，如圖中箭頭所示。采用雙風(fēng)機(jī)運(yùn)行的強(qiáng)迫對(duì)流散熱系統(tǒng)，可提高變頻器的工作可靠性。采用低轉(zhuǎn)速的軸流通風(fēng)機(jī)可降低噪音和振動(dòng)，設(shè)置集風(fēng)器可有利于引風(fēng)及抽風(fēng)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫風(fēng)冷。集風(fēng)器40采用喇叭口形，大口與底座相連，小口與風(fēng)機(jī)相連，集風(fēng)器可使風(fēng)的流向集中，并有提高風(fēng)速的作用。
參見(jiàn)圖4，圖中示出功率單元60與柜體模塊10的插拔關(guān)系，圖中134是控制信號(hào)插接孔，與功率單元50上的控制信號(hào)插頭51插接，其余的動(dòng)力端子孔133則分別與功率單元50上的插頭52插接。于一對(duì)動(dòng)力端子孔上連接有功率單元帶電插拔保護(hù)電路60。上述結(jié)構(gòu)可使動(dòng)力線(xiàn)路和控制信號(hào)線(xiàn)路的電氣連接或分?jǐn)嘁淮涡圆灏瓮瓿桑岣吡俗冾l器在操作時(shí)的宜人性及安全可靠性。
參見(jiàn)圖5至圖7，圖5示出功率單元帶電插拔保護(hù)電路60與變頻器的呈串連連接的逆變電橋間的連接，圖6、圖7則分別示出功率單元帶電插拔保護(hù)電路60的兩個(gè)實(shí)施電路。當(dāng)單元電路發(fā)生故障時(shí)，檢測(cè)信號(hào)發(fā)回主控裝置70，主控裝置70啟動(dòng)串聯(lián)中的冗余單元，并顯示信息，維護(hù)人員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⒐收蠁卧獡芟虏⒉迳蟼浞輪卧?。主機(jī)可根據(jù)情況將其設(shè)定為冗余單元或運(yùn)行單元，恢復(fù)正常工作。圖中R為壓敏電阻，T為晶閘管。在功率單元未撥下時(shí)，該保護(hù)電路60不導(dǎo)通工作，一旦撥下功率單元，則由保護(hù)電路60提供電流回路，實(shí)現(xiàn)熱插拔。保護(hù)電路60在實(shí)施時(shí)也可僅使用一個(gè)擊穿型過(guò)壓保護(hù)型晶閘管。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)很少的模塊可組合成各種柜體，并可根據(jù)需要隨意組合，模塊本身有很高的強(qiáng)度，抗彎不變形、耐高溫不腐蝕，是一種很安全的絕緣體，并可使電氣一次性插拔更安全可靠。
權(quán)利要求1．一種高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，包括底座、柜體模塊和襯板，其特征在于所述的柜體模塊有一個(gè)以上且分層排布在柜體中；所述的柜體模塊是由兩根橫梁、兩塊側(cè)板及一個(gè)后板包圍而成的框形體，兩橫梁位于框形體的前端面，將框形體內(nèi)部空間區(qū)分成上、下兩層；所述的襯板連接在每?jī)蓚€(gè)柜體模塊間；所述的后板上設(shè)置有動(dòng)力端子孔和控制信號(hào)插接孔，動(dòng)力端子上連接有功率單元帶電插拔保護(hù)電路。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的側(cè)板是由外側(cè)平板和內(nèi)側(cè)柵格狀體的熱固擠壓一次成型品，所述的柵格狀體包括縱橫交叉的立筋、橫筋和上、下滑道，所述的上、下滑道分別與所述的兩橫梁保持在同一水平面上，側(cè)板的外側(cè)上端設(shè)有與位于其上的另一柜體模塊側(cè)板上通孔連接的埋母，側(cè)板外側(cè)的中心位置處設(shè)有中心埋母，側(cè)板外側(cè)的兩側(cè)邊分別設(shè)有供插入襯板的U型槽，側(cè)板外側(cè)的下端設(shè)有與位于其下的另一柜體模塊側(cè)板埋母連接的通孔；所述的后板是由所述的動(dòng)力端子孔、信號(hào)插接孔與豎筋及橫筋縱橫交叉一次熱壓完成的成型品，后板兩端設(shè)有可與側(cè)板及村板連接的埋母；所述的橫梁是呈U型的熱壓成形品，兩端設(shè)有與側(cè)板連接的埋母；所述的襯板是條形板體，插置在所述柜體模塊側(cè)板兩側(cè)邊的U型槽內(nèi)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路包括兩反并聯(lián)連接的晶閘管和連接在兩晶閘管控制極間的壓敏電阻。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路包括兩反并聯(lián)連接的晶閘管和分別連接在兩晶閘管控制極及陽(yáng)極間的兩壓敏電阻。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的功率單元帶電插拔保護(hù)電路是擊穿型過(guò)壓保護(hù)型晶閘管。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的底座由一個(gè)金屬焊裝架及兩塊側(cè)板組成，焊裝架前后設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，側(cè)板與焊裝架兩側(cè)相連接。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻調(diào)速器的模塊化柜體，其特征在于所述的柜體還包括有設(shè)置在柜體底部及頂部的的軸流通風(fēng)機(jī)和集風(fēng)器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種高壓變頻調(diào)速器的實(shí)用化柜體結(jié)構(gòu)，由底座、柜體模塊、襯板和功率單元帶電插拔保護(hù)電路組合構(gòu)成。每個(gè)柜體模塊由兩橫梁、兩側(cè)板、一后板組裝構(gòu)成，側(cè)板是橫筋、立筋、滑道及平板的一次熱固擠壓成型件，后板則由豎筋、橫筋、動(dòng)力端子孔及信號(hào)插接孔一次熱壓成形，橫梁與滑道成水平，供分層插入兩功率單元。兩柜體橫塊間通過(guò)預(yù)設(shè)的埋母及通孔連接，襯板用于加固其連接?？蓭щ娋S修，為拼裝及容量組合式結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05K5/00GK2354310SQ98218158
公開(kāi)日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1998年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者馬志剛, 張皓, 楊冠豪, 崔保華, 郭子斌, 續(xù)明進(jìn), 鄒金本 申請(qǐng)人:北京先行新機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司