本实用新型专利技术公开了一种矿用防爆变频器机芯以及防爆变频器，所述矿用防爆变频器机芯在整体布局上依照模块化设计思路，包括水冷基板，水冷基板上并排安装有三组相模块，每组相模块包括一路整流单元和一路三相逆变单元；相模块还包括电容单元，电容单元位于整流单元和三相逆变单元之间，电容单元用于整流电路滤波以及用于逆变电路储能；其中，三相逆变单元采用1700V/1200A双管IGBT器件。本实用新型专利技术机芯采用相模块布局，使得机芯的整体结构更为紧凑，有效减小了机芯的体积；另外由此机芯组成的防爆变频器，不仅IGBT的绝缘耐压能够达到4300V以上，满足国家防爆电气标准中耐压要求，而且显著的降低防爆变频器成本。而且显著的降低防爆变频器成本。而且显著的降低防爆变频器成本。
【技术实现步骤摘要】
一种矿用防爆变频器机芯以及防爆变频器
[0001]本技术属于变频器
，具体涉及一种矿用防爆变频器机芯以及防爆变频器。
技术介绍
[0002]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，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。
[0003]其中，防爆变频器在煤矿井下、粉尘环境等易燃易爆性场所的应用越来越普遍。按照国家防爆电气标准的要求，IGBT的绝缘耐压需达到4300V以上，现有技术采用两电平变频器开关器件，其缺点是输出电压谐波大，电磁噪音高，不适合高压大功率的应用场合，另外1140V两电平变频器电气要达到4300绝缘耐压，必须采用3300V的IGBT器件组成逆变单元，而3300V的IGBT器件成本高，另外也有少部分厂家采用三电平技术，其IGBT器件可选择低成本的1700V的IGBT器件，但是带来的问题是，1700V的IGBT器件相比3300V的IGBT器件支管成倍增加，导致变频器机芯体积增大。机芯体积大将使得防爆壳体内部需要有较大的容纳空间，由于防爆壳体一般为一体成型制造，且要保证防爆壳体内壁的平整度以便于器件安装，这将提高防爆壳体的制造难度，提升了设备的支出成本。
[0004]有鉴于此，本专利技术人提出一种矿用防爆变频器机芯以及防爆变频器，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种矿用防爆变频器机芯以及防爆变频器，该矿用防爆变频器机芯在整体布局上采用模块化设计思路，整流单元和逆变单元紧密结合均匀分布在水冷基板上，从而大大缩小了该矿用防爆变频器机芯的尺寸；另外由两台该该矿用防爆变频器机芯和防爆箱壳体组成的矿用防爆变频器，从电气性能上看，两台该矿用防爆变频器机芯相互独立设置，工作时两台机芯互为冗余或同步，每台该矿用防爆变频器机芯均能输出630kW有功功率，提高了设备运行的稳定性，同时节省了设备支出成本。
[0006]本技术的目的是通过以下技术方案来解决的：
[0007]一种矿用防爆变频器机芯，包括水冷基板，所述水冷基板上并排均匀安装有三组相同的相模块，每组所述相模块包括一路整流单元和一路三相逆变单元，所述整流单元用于将输入的三相交流电转化为直流电，所述三相逆变单元用于将输入的直流电转化为三相交流电；
[0008]其中，所述相模块还包括电容单元，所述电容单元位于整流单元和三相逆变单元之间，所述电容单元用于整流电路滤波以及用于逆变电路储能。
[0009]进一步地，每路所述整流单元由两个双管1800V1200A二极管器件组成。
[0010]进一步地，所述三相逆变单元包括IGBT模块、连接铜排、复合母排、电流传感器、输出铜排、主控制板、光电转换器以及驱动板；
[0011]其中，所述IGBT模块底部涂覆有导热硅脂、并安装在水冷基板表面上，所述IGBT模块辅助电极通过连接铜排与驱动板连接，所述IGBT模块主电极通过螺栓连接到复合母排上；
[0012]所述电流传感器固定设置在位于相模块顶部的箱体隔离板上，所述输出铜排的一端插入并穿过电流传感器后与IGBT模块连接；
[0013]三组所述相模块上方设置有导轨，所述导轨上安装有主控制板，所述主控制板用于控制逆变单元的输出；
[0014]所述光电转换器位于导轨的上方，且固定在箱体隔离板上，所述光电转换器用于接收主控制板的电信号，并将电信号转化为光信号传递给驱动板，驱动板驱动IGBT模块的开关。
[0015]进一步地，所述逆变单元还包括熔断器，所述熔断器贴装在水冷基板表面上，用于限流保护逆变单元。
[0016]进一步地，每路所述三相逆变单元中IGBT模块由三个1700V/1200A双管IGBT器件组成。
[0017]进一步地，所述电容单元包括多组均匀分布在复合母排表面上支撑电容，每组所述支撑电容由若干个金薄电容通过卡箍连接固定组成；
[0018]所述电容单元和整流单元以及三相逆变单元通过连接铜排和复合母排实现电气连接。
[0019]进一步地，所述水冷基板的材质为铜。
[0020]一种矿用防爆变频器，包括防爆箱壳体，所述防爆箱壳体内设置有如上任一所述的矿用防爆变频器机芯。
[0021]进一步地，所述矿用防爆变频器机芯为两台，且两台矿用防爆变频器机芯相互独立设置。
[0022]进一步地，每台所述矿用防爆变频器机芯均能输出630kW有功功率。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0024]1、本技术一种矿用防爆变频器机芯，该矿用防爆变频器机芯的三电平逆变单元由九个1700V/1200A双管IGBT器件构成，整流单元由六个1800V1200A二极管器件组成；该变频器机芯在整体布局上采用模块化集成设计，将整流单元和三相逆变单元一体化合理布局，即将一路整流单元和一路三相逆变单元组成一个相模块，共构成A、B、C三组相模块，相模块之间等距分布，直接安装在铜水冷基板上，从而大大缩小了变频器机芯的尺寸，节省空间。
[0025]2、本技术一种矿用防爆变频器，该矿用防爆变频器采用三电平变频器，三电平拓扑结构输出波形在两电平基础上增加了一个电平，波形更接近正弦波，dv/dt更小，可以有效解决两电平变频器输出电压纹波大，电机损耗增加，系统发热严重，电机转矩脉动大
等问题；另外三电平变频器选用1700V1200A双管IGBT器件组成逆变单元，相比较两电平变频器选用3300VIGBT器件，不仅IGBT的绝缘耐压能够达到4300V以上，满足国家防爆电气标准中耐压要求，而且显著的降低防爆变频器成本。
[0026]3、本技术一种矿用防爆变频器，该矿用防爆变频器主要由两台相互独立的机芯和防爆箱壳体组成，两台机芯互为冗余或同步工作；机芯主电路采用二象限不可控整流、三电平逆变拓扑电路，每台机芯均能输出630kW有功功率；输入为1140V50Hz三相交流电，经过不可控整流模块整流转换成1540V直流电压，再通过三电平逆变电路逆变为频率0～200Hz可调的交流电供给电机。
附图说明
[0027]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本技术的原理。
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本技术单个矿用防爆变频器机芯立体结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种矿用防爆变频器机芯，其特征在于，包括水冷基板(1)，所述水冷基板(1)上并排均匀安装有三组相同的相模块，每组所述相模块包括一路整流单元(2)和一路三相逆变单元(3)，所述整流单元(2)用于将输入的三相交流电转化为直流电，所述三相逆变单元(3)用于将输入的直流电转化为三相交流电；其中，所述相模块还包括电容单元(4)，所述电容单元(4)位于整流单元(2)和三相逆变单元(3)之间，所述电容单元用于整流电路滤波以及用于逆变电路储能。2.根据权利要求1所述的一种矿用防爆变频器机芯，其特征在于，每路所述整流单元(2)由两个双管1800V1200A二极管器件组成。3.根据权利要求1所述的一种矿用防爆变频器机芯，其特征在于，所述三相逆变单元(3)包括IGBT模块(31)、连接铜排(32)、复合母排(33)、电流传感器(34)、输出铜排(35)、主控制板(36)、光电转换器(37)以及驱动板；其中，所述IGBT模块(31)底部涂覆有导热硅脂、并安装在水冷基板(1)表面上，所述IGBT模块(31)辅助电极通过连接铜排(32)与驱动板连接，所述IGBT模块(31)主电极通过螺栓连接到复合母排(33)上；所述电流传感器(34)固定设置在位于相模块顶部的箱体隔离板上，所述输出铜排(35)的一端插入并穿过电流传感器(34)后与IGBT模块(31)连接；三组所述相模块上方设置有导轨(5)，所述导轨(5)上安装有主控制板(36)，所述主控制板(36)用于控制逆变单元(3)的输出；所述光...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳宏，荆海燕，夏建民，杨晓菲，李刚，
申请(专利权)人：西安中车永电电气有限公司，
类型：新型
国别省市：
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