一种带式输送机低频直驱中高压变频器制造技术

本发明专利技术属于高压变频器控制技术，提出一种带式输送机低频直驱中高压变频器。提出的一种带式输送机低频直驱中高压变频器具有整流变压器；整流变压器具有一套原边绕组和3*j套副边绕组；每套副边绕组串接有一台两象限低频功率单元；两象限低频功率单元的数量与副边绕组相对应至少为3*1个，并形成A、B、C三相；两象限低频功率单元具有安装在同一散热器元件面的整流单元和二电平IGBT‑H型逆变桥；整流单元连接在整流变压器副边绕组的三相输出端；整流单元为二极管或二极管‑可控硅三相整流桥；低频功率单元控制器与高压变频器主控系统相连通；本发明专利技术取消了减速器及其配套设施，满足带式输送机平滑调速的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种带式输送机低频直驱中高压变频器
本专利技术属于高压变频器控制技术，提出一种带式输送机低频直驱中高压变频器。
技术介绍
带式输送机通常由高速异步电动机或高速直流电动机驱动，为了匹配带式输送机的额定运行速度，通常配置有减速器；或者，在不增设减速器的条件下，由低速交流电动机或低速直流电动机进行直接驱动；减速器及其配套设施的存在，增加了设备整体体积和重量，从而增加包括设备及其基建在内的投资费用，并降低了传动效率，能耗相对提高；直流电机及其调速系统结构复杂，维修费用高，电机结构较交流电机复杂、能耗高，已被限制使用并逐步淘汰。目前低速直驱带式输送机主要由中低压同步机驱动，采用三电平中低压变频技术，最高电压等级为3.3kV，与我国工业现场供电电压等级通常为6kV或10kV的国情不符，造成许多困扰。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种带式输送机低频直驱中高压变频器，能够取消减速器及其配套设施，在带式输送机领域，逐步淘汰直流电动机及其调速系统，甚至取代高速异步机及其工频变频器成为可能和现实，并逐步从中压变频向高压变频过渡；低频直驱高压变频器和低速交流电动机组成新型的输送机调速驱动系统将主导带式输送机市场。本专利技术采取以下技术方案完成其专利技术目的：一种带式输送机低频直驱中高压变频器，所述的低频直驱中高压变频器具有用以为其提供电压的整流变压器；所述的整流变压器具有一套原边绕组和3*j套副边绕组，j=1、2.....；3*j套副边绕组为同相绕组；每套副边绕组串接有一台两象限低频功率单元；所述的两象限低频功率单元的数量与副边绕组相对应至少为3*1个，并形成A、B、C三相；所述两象限低频功率单元具有安装在同一散热器元件面的整流单元和二电平IGBT-H型逆变桥；所述的整流单元连接在整流变压器副边绕组的三相输出端；所述的整流单元为二极管或二极管-可控硅三相整流桥；所述的整流单元与二电平IGBT-H型逆变桥之间并接有储能电容和均压电阻，对两象限低频功率单元进行储能和平波；所述的二电平IGBT-H型逆变桥通过IGBT驱动器与功率单元控制器相连通；所述功率单元控制器与高压变频器主控系统相连通；所述的两象限低频功率单元的输出端为两个：U输出端、V输出端；A相第一个两象限低频功率单元的U输出端与B相第一个两象限低频功率单元的U输出端以及C相第一个两象限低频功率单元的U输出端连接为一起形成所述中高压变频器的中性点Q；A相中第一个低频功率单元的V输出端与A相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；A相最后一个低频功率单元的V输出端构成A相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的A相相连；B相中第一个低频功率单元的V输出端与B相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；B相最后一个低频功率单元的V输出端构成B相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的B相相连；C相中第一个低频功率单元的V输出端与C相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；C相最后一个低频功率单元的V输出端构成C相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的B相相连。低频直驱中高压变频器为一套，所述低频直驱中高压变频器的A、B、C三相输出与低速同步电动机定子绕组相连接。所述的低频直驱中高压变频器至少为两套，每套所述低频直驱中高压变频器的A、B、C三相输出均与所对应的低速同步电动机定子绕组相连接，且多套所述的低频直驱中高压变频器均与输送机操控系统相连接，并实现一主多从的控制方式。对应所述的低速同步电动机设置有用于控制他励低速同步机励磁电流的励磁控制器，所述的励磁控制器与整流变压器相应三相副边绕组的输出端相连接，或对应所述的励磁控制器设置有用以为其供电的励磁整流变压器。所述低速同步电动机通过高分辨率光电编码器与高压变频器主控系统相连接，高分辨率光电编码器与带式输送机卷筒的主轴同心安装，用于测量低速交流电动机转子的位置和转速。所述的带式输送机低频直驱中高压变频器，根据每相串联所述两象限低频功率单元的数量不同，可组成不同电压等级的中压或高压变频器，驱动1.14kV及以上电压等级的低速交流电动机，包括他励低速同步机、永磁低速同步机或低速异步机，所述的低速交流电动机为悬臂式并与输送机卷筒同轴安装，额定转速通常为每分钟数十转及以下，额定频率通常小于17.0Hz，最低运行频率可能为0.1Hz，要求与之配套使用的所述中高压变频器应具有较大的调速范围，如170（17.0Hz/0.1Hz），在所述频率范围（0.1Hz~17.0Hz)内，所述的中高压变频器具有所需要的过载能力，静动态性能满足带式输送机的要求。所述的高压变频器主控系统和低频功率单元控制器主要由DSP、CPLD、FPGA和逻辑及接口电路组成。主控系统通过转子磁场定向矢量控制技术将来自输送机操控系统的指令转化成频率和力矩的控制信号，并通过光纤控制低频功率单元，低频功率单元控制器将这些控制信号翻译成两相两组IGBT的触发信号并保证互锁，确保同一相中上下桥臂的两个IGBT不得同时导通；从而输出相应的频率和力矩信号满足带式输送机平滑调速的需要，同时将低频功率单元的一些信息和状态返回主控系统，主控系统将这些信息和状态进行逻辑处理后，作为所述的中高压变频器运行的信息和状态，返回带式输送机操控系统。带式输送机操控系统主要由PLC及其接口电路组成，根据所述的中高压变频器信息和状态及其他条件作出逻辑判定，从而更有效地控制带式输送机的安全运行。所述的光电编码器与带式输送机卷筒的主轴同心安装，用于测量低速交流电动机转子的位置和转速，作为所述的高压变频器主控系统中转子磁场定向闭环矢量控制的重要信号之一，转子位置的定位准确性直接决定了中高压变频器输出的力矩效率，转子速度作为速度闭环反馈信号，其精度直接影响中高压变频器的调速范围，精度越高，调速范围越大；所述的编码器为绝对值或增量两种型式，每套所述的带式输送机低频直驱中高压变频器配套一台编码器，一一对应。所述的励磁控制器的输入端与整流变压器相应的三相副边绕组或者专设的励磁整流变压器输出端相连，用于控制他励低速同步电动机的励磁电流，根据实际使用情况，可恒定励磁或可变励磁；作为选项，在驱动永磁低速同步机和低速异步机的情况下，不需要励磁控制器。可由多套所述的带式输送机低频直驱中高压变频器按主从结构，分别驱动同一带式输送机的多台低速交流电机，其中一套为主机，其他为从机；所述的主机和从机分别与输送机操控系统中PLC组成网络通讯系统，所述的PLC可任意定义主机和从机并按实用需要进行变换，包括实现允许任一单机在脱机状态下的应急运行，所述的主机具有完整的速度、电流和电压闭环并实时将速度环输出的数据传送给PLC，所述的从机与主机共用一个速度环并实时从PLC获得速度环输出的数据作为从机的力矩电流给定信号。为了实现允许任一单机脱机状态下的应急运行，所述的带式输送机低频直驱中高压变频器及其所驱动的低速电动机应具有所需要的过载倍数大于或等于n/(n-1)倍（n为同一带式输送机额定配置的低速电动机的数量，n=2、3、4等）。所述的带式输送机低频直驱中高压变频器可用于驱动其他需要两象限不可逆运行的机械设备，如低速交流电机拖动的辊压机、磨机，等等。所述的带式输送机低频直驱中高压变频器，重要的特征在于输出额定频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带式输送机低频直驱中高压变频器，其特征在于：一种带式输送机低频直驱中高压变频器，所述的低频直驱中高压变频器具有用以为其提供电压的整流变压器；所述的整流变压器具有一套原边绕组和3*j套副边绕组，j=1、2.....；3*j套副边绕组为同相绕组；每套副边绕组串接有一台两象限低频功率单元；所述的两象限低频功率单元的数量与副边绕组相对应至少为3*1个，并形成A、B、C三相；所述两象限低频功率单元具有安装在同一散热器元件面的整流单元和二电平IGBT‑H型逆变桥；所述的整流单元连接在整流变压器副边绕组的三相输出端；所述的整流单元为二极管或二极管‑可控硅三相整流桥；所述的整流单元与二电平IGBT‑H型逆变桥之间并接有储能电容和均压电阻，对两象限低频功率单元进行储能和平波；所述的二电平IGBT‑H型逆变桥通过IGBT驱动器与功率单元控制器相连通；所述功率单元控制器与高压变频器主控系统相连通；所述的两象限低频功率单元的输出端为两个：U输出端、V输出端；A相第一个两象限低频功率单元的U输出端与B相第一个两象限低频功率单元的U输出端以及C相第一个两象限低频功率单元的U输出端连接为一起形成所述中高压变频器的中性点Q；A相中第一个低频功率单元的V输出端与A相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；A相最后一个低频功率单元的V输出端构成A相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的A相相连；B相中第一个低频功率单元的V输出端与B相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；B相最后一个低频功率单元的V输出端构成B相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的B相相连；C相中第一个低频功率单元的V输出端与C相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；C相最后一个低频功率单元的V输出端构成C相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的B相相连。...

【技术特征摘要】
1.一种带式输送机低频直驱中高压变频器，其特征在于：一种带式输送机低频直驱中高压变频器，所述的低频直驱中高压变频器具有用以为其提供电压的整流变压器；所述的整流变压器具有一套原边绕组和3*j套副边绕组，j=1、2.....；3*j套副边绕组为同相绕组；每套副边绕组串接有一台两象限低频功率单元；所述的两象限低频功率单元的数量与副边绕组相对应至少为3*1个，并形成A、B、C三相；所述两象限低频功率单元具有安装在同一散热器元件面的整流单元和二电平IGBT-H型逆变桥；所述的整流单元连接在整流变压器副边绕组的三相输出端；所述的整流单元为二极管或二极管-可控硅三相整流桥；所述的整流单元与二电平IGBT-H型逆变桥之间并接有储能电容和均压电阻，对两象限低频功率单元进行储能和平波；所述的二电平IGBT-H型逆变桥通过IGBT驱动器与功率单元控制器相连通；所述功率单元控制器与高压变频器主控系统相连通；所述的两象限低频功率单元的输出端为两个：U输出端、V输出端；A相第一个两象限低频功率单元的U输出端与B相第一个两象限低频功率单元的U输出端以及C相第一个两象限低频功率单元的U输出端连接为一起形成所述中高压变频器的中性点Q；A相中第一个低频功率单元的V输出端与A相其它低频功率单元的U输出端通过母排依序串接；A相最后一个低频功率单元的V输出端构成A相输出，所述的V输出端与低速交流电机定子绕组的A相相连；B相中第一个低频功率单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑孝平，王金，
申请(专利权)人：洛阳源创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41