矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，该装置主要由储能单元、电源单元、电压转换电路和接口组成；该装置的功能是将直流母线的断电残余电压转换成相应的低电压信号并发送给带电显示装置来完成母线电压显示功能；该装置的特点是采用DC‑DC隔离电源和光耦模块对高压电路和低压电路进行隔离从而有效避免了传统带电显示装置高压和低压部分不隔离，低压部分对地具有很高共模电压的问题;装置内部带有储能元件，保证断电后可以继续工作；满足了煤矿井下安全生产要求，提高矿用高压防爆变频器的安全性。

DC Bus Live Conversion Device of High Voltage and High Power Explosion-proof Inverter for Mine

【技术实现步骤摘要】
矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置
本技术涉及防爆变频器领域，具体说是一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置。
技术介绍
目前，矿用高压大功率防爆变频器内部由于直流母线电容容量很大，导致断电后很长的一段时间内直流母线仍然具有很高的残余电压，如果现场工作人员此时打开箱门作业，就会面临极大的触电风险，同时存在引起瓦斯爆炸的危险。因此，设计一种安全、可靠的直流母线带电转换及指示装置显得尤为必要。但传统的无源带电转换装置其电路的高压部分和低压部分不隔离，低压部分对地具有很高的共模电压，存在极大安全隐患。若采用有源带电显示装置，则断电后没有电源无法继续工作，难以满足煤矿井下安标要求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，针对矿用高压大功率防爆变频器的特点，本技术公开了一种防爆变频器直流母线带电转换装置。本技术采用的技术方案是：一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，该转换装置由储能单元、电源单元、电压转换单元和接口四部分组成，该转换装置位于变频器内部靠近直流母线侧。所述储能单元与电源单元相连，电源单元与电压转换单元相连，电源单元与电压转换单元分别与接口输入端相连，接口输入端连接直流母线带电显示装置。本技术的工作过程是：高压大功率防爆变频器上电时给储能单元的充电电池充电，当变频器断电后，由储能单元为电压转换单元和直流母线带电显示装置供电；电源模块负责电平转换，并实现电压转换单元电源高压部分和低压部分的隔离。电压转换单元通过分压电阻和差分运放电路从母线输入电压分压取样，再经光耦一、光耦二的两级隔离转换，最终通过USB线把信号和电源发送给直流母线带电显示装置，进而实现变频器断电后，直流母线残余电压的显示功能。本技术的有益效果是：通过以上方案的实施，不仅实现了变频器断电后母线电容带电显示功能，同时转换电路采用光耦模块进行隔离，避免了带电显示装置对地高电压，保护了操作人员安全，采用储能元件保证断电后带电显示装置的正常运行；满足了煤矿安全要求。附图说明图1为本技术组成结构示意图；图2为本技术工作原理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，该转换装置由储能单元、电源单元、电压转换单元和接口四部分组成，该转换装置位于变频器内部靠近直流母线侧。外部输入电源与储能单元相连，所述储能单元与电源单元相连，电源单元与电压转换单元相连，外部母线输入电压与电压转换单元输入端相连，电源单元与电压转换单元分别与接口输入端相连，接口输出端连接直流母线带电显示装置。如图2所示，所述储能单元由二极管1、电阻2、充电电池3和TVS管4组成；所述电源单元由DC-DC电源一7、DC-DC电源二6和三端稳压芯片5组成；所述电压转换单元由高阻值电阻一12、高阻值电阻二14、低阻值电阻13、光耦一10、光耦二8、差分运放电路11和缓冲运放电路9组成；所述接口为USB-A类型，包含Vcc、GND、S+和AGND四个引脚。所述储能单元中，二极管1的a端接输入电源的M+，k端接电阻2的一端；电阻2的另一端接充电电池3的正极，充电电池3的负极接输入电源的M-；TVS管4的a端接充电电池3的负极，k端接充电电池3的正极；储能单元中充电电池3的正极和负极分别接三端稳压芯片5的Vin和GND端以及DC-DC电源二6的Vin+和Vin-端。所述电源单元中，DC-DC电源一7和DC-DC电源二6为高压隔离电源，隔离电压等级为3KV以上；DC-DC电源二6的Vout+和Vout-端分别接DC-DC电源一7的Vin+和Vin-端；DC-DC电源二6和DC-DC电源一7串联目的是实现低压和高压回路电源之间的两级隔离；DC-DC电源二6的Vout+和Vout-分别与光耦一10输出侧的Vdd2和GND2、光耦二8输入侧的Vdd1和GND1以及缓冲运放电路9的+和-端相连接；DC-DC电源一7的Vout+和Vout-端分别与光耦一10输入侧的Vdd1和GND1、差分运放电路11的+和-端相连。三端稳压芯片5的Vout和GND分别接光耦二8输出侧的Vdd2和GND2。所述电压转换单元中，光耦一10和光耦二8为线性光耦；高阻值电阻一12、低阻值电阻13和高阻值电阻二14依次串联后并接在母线输入电压的两端；低压电阻13两端分别接差分运放电路11的Vin+和Vin-；差分运放电路11的Vout+和Vout-分别接光耦一10的Vin+和Vin-；光耦一10的Vout+和Vout-分别接缓冲运放电路9的Vin+和Vin-；缓冲运放电路9的Vout+和Vout-分别接光耦二8的Vin+和Vin-；电压转换单元通过光耦一10和光耦二8的两级隔离，实现高压部分和低压部分电压信号的隔离。所述接口中的Vcc和GND引脚分别接三端稳压芯片5的Vout和GND；接口中的S+和AGND分别接光耦二8的Vout+和Vout-；接口通过标准的USB线连接直流母线带电显示装置；接口的Vcc、GND引脚给直流母线带电显示装置供电；接口的S+、AGND引脚为模拟信号。本技术的工作原理是：高压大功率防爆变频器上电时给储能单元的充电电池3充电，当变频器断电后，由储能单元为电压转换单元和直流母线带电显示装置供电；电源单元负责电平转换，并实现电压转换单元的高压部分和低压部分电源的隔离。电压转换单元通过由高阻值电阻一12、高阻值电阻二14和低阻值电阻13组成的分压电阻以及差分运放电路11从母线输入电压分压取样，再经光耦一10、光耦二8的两级隔离转换，最终通过接口的USB端口把信号和电源传送给直流母线带电显示装置，进而实现变频器断电后，直流母线残余电压的显示功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，其特征在于：该转换装置由储能单元、电源单元、电压转换单元和接口四部分组成；外部输入电源与储能单元相连，所述储能单元与电源单元相连，电源单元与电压转换单元相连，外部母线输入电压与电压转换单元输入端相连，电源单元与电压转换单元分别与接口输入端相连，接口输出端连接直流母线带电显示装置。

【技术特征摘要】
1.一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，其特征在于：该转换装置由储能单元、电源单元、电压转换单元和接口四部分组成；外部输入电源与储能单元相连，所述储能单元与电源单元相连，电源单元与电压转换单元相连，外部母线输入电压与电压转换单元输入端相连，电源单元与电压转换单元分别与接口输入端相连，接口输出端连接直流母线带电显示装置。2.根据权利要求1所述一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，其特征在于：所述储能单元由二极管（1）、电阻（2）、充电电池（3）和TVS管（4）组成；所述电源单元由DC-DC电源一（7）、DC-DC电源二（6）和三端稳压芯片（5）组成；所述电压转换单元由高阻值电阻一（12）、高阻值电阻二（14）、低阻值电阻（13）、光耦一（10）、光耦二（8）、差分运放电路（11）和缓冲运放电路（9）组成；所述接口为USB-A类型，包含Vcc、GND、S+和AGND四个引脚。3.根据权利要求2所述一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，其特征在于：所述储能单元中，二极管（1）的a端接输入电源的M+，k端接电阻（2）的一端；电阻（2）的另一端接充电电池（3）的正极，充电电池（3）的负极接输入电源的M-；TVS管（4）的a端接充电电池（3）的负极，k端接充电电池（3）的正极；储能单元中充电电池（3）的正极和负极分别接三端稳压芯片（5）的Vin和GND端以及DC-DC电源二（6）的Vin+和Vin-端。4.根据权利要求2所述一种矿用高压大功率防爆变频器直流母线带电转换装置，其特征在于：所述电源单元中，DC-DC电源一（7）和DC-DC电源二（6）为高压隔离电源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，马永宁，杨春明，
申请(专利权)人：中信重工开诚智能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13