矿用隔爆高压组合变频器机芯以及变频器制造技术

本发明专利技术涉及一种矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述矿用隔爆高压组合变频器机芯包括一套整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈以及一套水循环散热系统，所述三套逆变器功率堆栈设置在整流器功率堆栈和水循环散热系统之间。矿用隔爆高压组合变频器同样空间体积下，一套整流器功率堆栈配合三套逆变器功率堆栈及一套水循环散热系统，可以在满足系统散热需求的基础上实现一拖三整流逆变交直交变频控制功能；该技术方案中单独的整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈、水循环散热系统均能分别实现本身具有的整流、逆变、散热功能，机芯模块产品化；在空间体积利用上设计更加合理、紧凑，能够有效的实现快速安装维护、功率堆栈模块机芯化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变频器，具体涉及一种矿用隔爆高压组合变频器机芯集变频器，属于电气控制结构部件

技术介绍
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的；由于变频技术的日益成熟，变频技术在也深入到各行各业，但是市场上的变频器普遍存在以下问题：传统大功率刮板输送机的驱动以调速型液力耦合器为主，可以实现软启动，但系统电路复杂，维护工作量大，维护成本高，且不可以长时间工作在低速模式下，在一定程度上限制了变频器的发展和应用。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种矿用隔爆高压组合变频器机芯，该系统整体设计巧妙、结构更加紧凑，省去了调速型液力耦合器，采用直接对轮联接，提高设备的机械效率。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述矿用隔爆高压组合变频器机芯包括一套整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈以及一套水循环散热系统，所述三套逆变器功率堆栈设置在整流器功率堆栈和水循环散热系统之间。作为本专利技术的一种改进，所述整流器功率堆栈包括功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线以及机芯框架，所述功率单元直流侧与直流侧叠层无感母线连接，所述低压控制单元为系统提供逻辑控制；所述水-风换热系统单元为系统建立辅助散热循环系统，所述功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线安装在机芯框架上；其中功率单元采用12脉波二极管整流桥串联结构；所述功率单元内部安装一块水冷板，在水冷板两侧均布置二极管功率模块，在功率模块上安装交流叠层母线，整流器功率堆栈12脉波二极管整流桥串联结构功率单元交流侧连接具有30°相位差的移相变压器输出的三相交流电压，直流侧叠层无感母线正、零、负三相通过母排连接逆变器功率堆栈内直流母线电压滤波单元。作为本专利技术的一种改进，所述功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线通过螺栓、导轨等连接方式固定安装在机芯框架相应位置。所述机芯框架采用C型材，所述水-风换热系统单元与外部水循环系统连接，与逆变器堆栈组成具有整流、逆变功能的变频器机芯时，经过风机循环量通过水-风换热系统单元将内部除功率元器件外其他电子元器件散发的热能置换到水循环系统带出壳体外，为整个系统运行提供一个更稳定的工作环境；所述低压控制单元由主控板、升压板、变压器、PLC以及继电器组成，为整流器功率堆栈及整个变频器系统提供稳定的工作电源及系统自动逻辑控制功能。所述水-风换热系统单元与外部水循环系统连接，与逆变器堆栈组成具有整流、逆变功能的变频器机芯时，经过风机循环量通过水-风换热系统单元将内部除功率元器件外其他电子元器件散发的热能置换到水循环系统带出壳体外，为整个系统运行提供一个更稳定的工作环境。作为本专利技术的一种改进，所述逆变器功率堆栈包括三套功率单元、一套输出滤波器单元、一套直流母线电压滤波单元、一套低压控制单元、一台机芯框架、一组外部提供散热循环系统的进出水管，其中：所述三套功率单元直流侧与直流母线电压滤波单元连接，交流侧经输出滤波器单元连接外部负载设备，所述低压控制单元为系统提供逻辑控制，所述外部提供散热循环系统的进出水管连接功率单元及输出滤波器单元，所述三套功率单元、输出滤波器单元、直流母线电压滤波单元、低压控制单元、外部提供散热循环系统的进出水管安装在机芯框架上。所述三套功率单元均布安装在机芯框架前侧，所述输出滤波器单元安装在机芯框架的下侧，所述直流母线电压滤波单元安装在机芯框架后侧，所述低压控制单元安装在机芯框架顶部，所述外部提供散热循环系统的进出水管安装在机芯框架前侧下部位置，所述三套功率单元采用二极管箝位式三电平拓扑原理为基础设计的单元结构；所述功率单元内部安装一块水冷板，在水冷板两侧均布四个IGBT、二个二极管功率模块，在功率模块上安装交流叠层母线，下部交流侧连接交流进出母线。作为本专利技术的一种改进，所述三套功率单元交流叠层母线直流侧直接与直流母线电压滤波单元直流母线正、零、负端连接，减少二次连接等原因造成的电磁干扰等不利因素；所述功率单元交流进出母线输出侧经过输出滤波器单元连接外部负载提供安全、稳定、可控的交流输出；所述三套功率单元、输出滤波器单元、直流母线电压滤波单元、低压控制单元、外部提供散热循环系统的进出水管通过螺栓、导轨连接方式固定安装在机芯框架相应位置。所述水冷板为防水密封结构，外部水循环系统冷却液经过水冷板与IGBT、二极管功率器件进行热交换达到功率器件散热需求，所述直流母线电压滤波单元由低电感直流叠层母线、电阻及电容组成，电容由多个电容并联分成两组分别连接在直流叠层母线正零、负零侧；两组电阻分别连接在直流叠层母线正零、负零侧。作为本专利技术的一种改进，所述水循环散热系统包括机芯框架以及设置在机芯框架内部的水-水热交换器、主循环水泵、膨胀气囊、去离子系统及监测控制系统，所述水-水热交换器安装在机芯框架的一侧，所述主循环水泵安装在机芯框架底部，所述膨胀气囊和去离子系统均安装在机芯框架后侧。所述水-水热交换器内水进水端连接内配水回水管路，并将系统内冷却介质带出的热能置换到外部冷却循环系统散发到空气中，内水出水端连接主循环水泵进水端；所述主循环水泵出水端对内连接内配水进水管路为功率元件提供冷却；所述膨胀气囊为系统建立稳压系统，所述去离子系统并联于水-水热交换器、主循环水泵之间的主循环回路，所述监测控制系统对水冷系统进行自动控制。作为本专利技术的一种改进，所述水-水热交换器、主循环水泵、膨胀气囊、去离子系统均通过系统管路采用螺栓连接方式固定安装在机芯框架的相应位置，所述水-水热交换器对内连接主循环泵，对外连接外部冷却循环系统，冷却介质内热量经过水-水热交换器置换到外部冷却循环系统散发到空气中。作为本专利技术的一种改进，所述高压组合变频器机芯采用移相三相交流输入，经过12脉波二极管整流桥功率单元交流转直流；所述变频器机芯采用“多逆变器功率堆栈共直流母线”结构，相互采用母排串联连接相对直流母线，经过与直流母线电压滤波单元相连接的二极管箝位式三电平拓扑原理功率单元实现直流输入转交流输出，三套逆变器功率堆栈逆变器功率单元输出通过内部设置的输出滤波器连接负载。作为本专利技术的一种改进，所述一套整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈直流母线采用正-正、零-零、负-负两两对应的母排串联连接形成的“多逆变器功率堆栈共直流母线”结构。一种矿用隔爆高压组合变频器，其特征在于，包括：一体式防爆组合变频器壳体；所述防爆组合变频器壳体内安装如权利要求1至6所述的矿用隔爆兼本质安全型高压组合变频器机芯。作为本专利技术的一种改进，所述一体式防爆组合变频器壳体采用直筒式结构，左右两侧开门；所述防爆组合变频器壳体内部设置移动延伸导轨及配套小车，用于安装固定矿用隔爆兼本质安全型高压组合变频器机芯；所述防爆组合变频器壳体左右侧门板设置主回路电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述矿用隔爆高压组合变频器机芯包括一套整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈以及一套水循环散热系统，所述三套逆变器功率堆栈设置在整流器功率堆栈和水循环散热系统之间。

【技术特征摘要】
1.矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述矿用隔爆高压组合变频器机芯包括一套整流器功率堆栈、三套逆变器功率堆栈以及一套水循环散热系统，所述三套逆变器功率堆栈设置在整流器功率堆栈和水循环散热系统之间。2.根据权利要求1所述的矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述整流器功率堆栈包括功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线以及机芯框架，所述功率单元直流侧与直流侧叠层无感母线连接，所述低压控制单元为系统提供逻辑控制；所述水-风换热系统单元为系统建立辅助散热循环系统，所述功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线安装在机芯框架上；其中功率单元采用12脉波二极管整流桥串联结构；所述功率单元内部安装一块水冷板，在水冷板两侧均布置二极管功率模块，在功率模块上安装交流叠层母线，整流器功率堆栈12脉波二极管整流桥串联结构功率单元交流侧连接具有30°相位差的移相变压器输出的三相交流电压，直流侧叠层无感母线正、零、负三相通过母排连接逆变器功率堆栈内直流母线电压滤波单元。3.根据权利要求2所述的整流器功率堆栈，其特征在于，所述功率单元、低压控制单元、水-风换热系统单元、直流侧叠层无感母线通过螺栓、导轨等连接方式固定安装在机芯框架相应位置，所述机芯框架采用C型材，所述水-风换热系统单元与外部水循环系统连接，与逆变器堆栈组成具有整流、逆变功能的变频器机芯时，经过风机循环量通过水-风换热系统单元将内部除功率元器件外其他电子元器件散发的热能置换到水循环系统带出壳体外，为整个系统运行提供一个更稳定的工作环境；所述低压控制单元由主控板、升压板、变压器、PLC以及继电器组成，为整流器功率堆栈及整个变频器系统提供稳定的工作电源及系统自动逻辑控制功能。4.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述逆变器功率堆栈包括三套功率单元、一套输出滤波器单元、一套直流母线电压滤波单元、一套低压控制单元、一台机芯框架、一组外部提供散热循环系统的进出水管，其中：所述三套功率单元直流侧与直流母线电压滤波单元连接，交流侧经输出滤波器单元连接外部负载设备，所述低压控制单元为系统提供逻辑控制，所述外部提供散热循环系统的进出水管连接功率单元及输出滤波器单元，所述三套功率单元、输出滤波器单元、直流母线电压滤波单元、低压控制单元、外部提供散热循环系统的进出水管安装在机芯框架上；所述三套功率单元采用二极管箝位式三电平拓扑原理为基础设计的单元结构；所述功率单元内部安装一块水冷板，在水冷板两侧均布四个IGBT、二个二极管功率模块，在功率模块上安装交流叠层母线，下部交流侧连接交流进出母线。5.根据权利要求4所述的矿用隔爆高压组合变频器机芯，其特征在于，所述三套功率单元交流叠层母线直流侧直接与直流母线电压滤波单元直流母线正、零、负端...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，李浩，王浩，杨波，冯维，王凯，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32