用于分布式采煤机调速系统的牵引设备技术方案

本发明专利技术公开了一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备，其包括变压电抗直流供电装置、至少两个一体机以及水冷装置。变压电抗直流供电装置包括变压器和整流回馈单元，整流回馈单元与变压器之间不设置电抗器；一体机包括逆变单元和牵引电机。水冷装置包括导热铜板和水冷板。导热铜板与逆变单元的IGBT模块贴合。水冷板与导热铜板贴合，水冷板为钢材料的水冷板，水冷板所能承受的水压大于或者等于3MPa。本公开的实施例中省略了整流回馈单元中的电抗器，可以显著降低损耗；通过水冷装置中的水冷板以及导热铜板的配合，可以显著提高水冷装置的横向温升散热能力，以解决IGBT模块的散热问题，确保该牵引设备稳定工作。确保该牵引设备稳定工作。确保该牵引设备稳定工作。

【技术实现步骤摘要】
用于分布式采煤机调速系统的牵引设备


[0001]本专利技术属于分布式采煤机调速系统
，尤其涉及一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备。

技术介绍

[0002]传统的采煤机牵引电机调速系统主回路100的拓扑结构如图1所示。牵引设备100包括变压器101、第一变流器102、第二变流器103、第一牵引电机113以及第二牵引电机114。其中，变压器101的原边111与交变电流源120(例如电网)电连接，变压器101的副边112分别与第一变流器102以及第二变流器103电连接。第一变流器102与第一牵引电机113电连接，第二变流器103与第二牵引电机114电连接。其中，第一变流器102包括第一电抗器108、第一电阻R1、第二电阻R2、第一整流回馈单元104以及第一逆变单元105。第二变流器103包括第二电抗器109、第三电阻R3、第四电阻R4、第二整流回馈单元106以及第二逆变单元107。第一逆变单元105中设置有第一电容C1。第二逆变单元106中设置有第二电容C2。应当理解，第一整流回馈单元104包括IBGT(绝缘栅双极型晶体管)模块115，IBGT模块115包括IGBT以及续流二极管，其中，C表征IGBT的集电极，G表征IGBT的栅极，E表征IGBT的发射极。应当理解，第一逆变单元105等也包括IBGT模块。
[0003]采煤机牵引电机调速系统主回路100存在以下不足之处：
[0004]1、在主回路100中，变压器101到第一电抗器108以及第二电抗器109总共需要六条主回路电缆。对应于六条主回路电缆需要设置12只转接端子，需要占据较大的空间。而且，主回路电缆数量过多，需要更多空间来布线。这些对于有限空间结构而言，存在诸多困难。进一步地，每个变流器回路都需要添加磁环和EMC(电磁兼容性)滤波器来处理EMC干扰。
[0005]2、主回路100需要两套回馈电抗器，例如第一电抗器108和第二电抗器109，以及两套预充电回路，例如第一电阻R1和第二电阻R组成的预充电回路，以及第三电阻R3和第四电阻R4组成的预充电回路。因此，主回路100所需的元器件较多，这降低了整个主回路拓扑结构。
[0006]为了解决上述不足，现有技术中还提出了如图2所示的主回路200的拓扑结构。其中，两个逆变单元共用一个整流回馈单元，整流回馈单元采用PWM(脉冲宽度调制)调制整流方式，也就是整流主控板调制Ur、Us、Ut三相电压，在电抗器208两端形成电压差，最终形成电流Ir、Is、It，这里控制三相电流的相位与UR、US、UT一致，即可以实现整流回馈单元与交变电流源120之间的双向能量流通。主回路200的拓扑结构的缺点在于：
[0007]1、无论整流回馈单元工作在电动状态还是回馈状态，都是采用PWM整流方式，因此，IGBT的导通损耗以及开关损耗较大，该部分损耗占总功率的1％左右。因为IGBT所占的损耗较大，所以，针对IGBT的散热处理难度较大。
[0008]2、电抗器208作为回馈电抗器，其两端电压不应相互影响，因此，电抗器208的电感量需要足够大，以实现电抗器208两端电压的隔离。理论上，电抗器208的最小电抗率为6％。但是，在实际应用中，为了保证主回路200可靠地工作，电抗器208的电抗率通常为8％。应当
理解，电抗率越大，则相应的电抗器208的体积、成本以及损耗都会显著增加。根据实际检测数据，在主回路200中，在电抗器208的电抗率为8％时，电抗器208的铁损和铜损总和占总功率的1％左右。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是至少为了克服分布式采煤机调速系统中所采用的传统的牵引设备的损耗大、散热处理难度大的缺陷，提供一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备。
[0010]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0011]本公开提供一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备，包括：变压电抗直流供电装置，包括：
[0012]变压器，变压器的原边与交流电源电连接，变压器的副边与整流回馈单元电连接，以及
[0013]整流回馈单元，整流回馈单元还与直流母线电连接，整流回馈单元与变压器之间不设置电抗器；
[0014]至少两个一体机，一体机包括：
[0015]逆变单元，逆变单元电连接于直流母线与牵引电机之间，逆变单元包括IGBT模块；以及
[0016]牵引电机；以及
[0017]水冷装置，包括：
[0018]导热铜板，导热铜板的一面与IGBT模块贴合；以及
[0019]水冷板，水冷板的一面与导热铜板的另一面贴合，水冷板的一面与导热铜板的另一面之间设置有导热硅脂，水冷板的内部设置有水道以便流通冷却液，水冷板为钢材料的水冷板，水冷板所能承受的水压大于或者等于3MPa(兆帕)。
[0020]在该方案中，由于省略了整流回馈单元中的电抗器，因此可以显著降低损耗；而且，通过水冷装置中的水冷板以及导热铜板的配合，可以显著提高水冷装置的横向温升散热能力，以解决IGBT模块的散热问题，确保该牵引设备稳定工作。
[0021]在一些实施例中，水冷板的一面的两个相对的边上设置有相对设置的限位台阶，限位台阶突起于水冷板的一面；
[0022]导热铜板的对应的两个边上分别设置有与限位台阶对应的限位部。
[0023]在该方案中，限位台阶对限位部进行限位，可以保证导热铜板与水冷板紧密贴合。并且，限位台阶形成槽状限位空间，导热铜板的限位部可以插入限位台阶形成的槽状限位空间，这也为导热铜板的安装和拆卸提供了方便。
[0024]在一些实施例中，水冷板为水平设置，牵引设备还包括：
[0025]水流量检测装置，设置于水冷板的进水口处，被配置为检测流经水冷板的水道的水流量；以及
[0026]控制装置，被配置为接收水流量检测装置所检测的水流量，以及响应于确定水流量小于第一预定水流量阈值，将牵引设备停机。
[0027]在该方案中，控制装置被配置为接收水流量检测装置所检测的水流量，以及响应
于确定水流量小于第一预定水流量阈值，将牵引设备停机，以避免IGBT发生温升击穿。
[0028]在一些实施例中，该牵引设备还包括：
[0029]IGBT驱动板，被配置为驱动逆变单元的IGBT模块，IGBT驱动板上设置有开通电阻以及关断电阻，开通电阻的电阻值为驱动逆变单元的IGBT模块所对应的开通电阻推荐值的1至1.5倍之间的任意值，以及关断电阻的电阻值为驱动逆变单元的IGBT模块所对应的关断电阻推荐值的1至1.5倍之间的任意值。
[0030]在该方案中，通过减小IGBT的开通电阻和关断电阻，可以加快IGBT的开关过程，减少IGBT的开关时间，从而降低IGBT的开关损耗。
[0031]在一些实施例中，逆变单元的载波频率为1KHz。
[0032]在该方案中，通过降低逆变单元的载波频率，可以显著降低IGBT的结温，从而进一步降低IGBT温升击穿的可能性。
[0033]在一些实施例中，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备，其特征在于，包括：变压电抗直流供电装置，包括：变压器，所述变压器的原边与交流电源电连接，所述变压器的副边与整流回馈单元电连接，以及整流回馈单元，所述整流回馈单元还与直流母线电连接，所述整流回馈单元与所述变压器之间不设置电抗器；至少两个一体机，所述一体机包括：逆变单元，所述逆变单元电连接于所述直流母线与牵引电机之间，所述逆变单元包括IGBT模块；以及牵引电机；以及水冷装置，包括：导热铜板，所述导热铜板的一面与所述IGBT模块贴合；以及水冷板，所述水冷板的一面与所述导热铜板的另一面贴合，所述水冷板的一面与所述导热铜板的另一面之间设置有导热硅脂，所述水冷板的内部设置有水道以便流通冷却液，所述水冷板为钢材料的水冷板，所述水冷板所能承受的水压大于或者等于3MPa。2.如权利要求1所述的牵引设备，其特征在于，水冷板的一面的两个相对的边上设置有相对设置的限位台阶，所述限位台阶突起于所述水冷板的一面；所述导热铜板的对应的两个边上分别设置有与所述限位台阶对应的限位部。3.如权利要求1所述的牵引设备，其特征在于，所述水冷板为水平设置，所述牵引设备还包括：水流量检测装置，设置于所述水冷板的进水口处，被配置为检测流经所述水冷板的水道的水流量；以及控制装置，被配置为接收水流量检测装置所检测的所述水流量，以及响应于确定所述水流量小于第一预定水流量阈值，将所述牵引设备停机。4.如权利要求1所述的牵引设备，其特征在于，还包括：IGBT驱动板，被配置为驱动逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世均，刘宏睿，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：发明
国别省市：