【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿井提升机控制，具体提出一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜。
技术介绍
1、矿井提升机是井工矿山的咽喉设备，主井提升机关乎矿山的产量，副井提升机因上下人员，关乎生命安全，实用要求运行中途停机时间近可能的短，通常不能超过20分钟；因为，故障当次乘员被困在井筒中间，如果长时间的滞留，可能造成乘员情绪的躁动，安全隐患随停机的时长而增加；近年来，四象限高压变频器在矿井提升机中大量应用，在节能、提高运行性能及安全方面取得了长足进展，传统的四象限高压变频器主要由一台整流变压器、3*n个功率单元组成，n为每相级联功率单元的个数，可根据功率单元额定输出电压和提升电动机的电压等级选配，整流变压器副边绕组设有3*n套三相绕组，整流变压器副边绕组数量多且每套绕组之间要求有角度差（移相），制造工艺复杂，成本高，副边绕组与对应功率单元之间的连接高压电缆长短不一，需要生产现场比划制作，费工费线；其中的功率单元是易损件，通常的办法是，在使用场所离线备用一些功率单元，通过更换故障功率单元，达到修复故障的目的，问题是，离线保存备用功率单元可能因保管不善或环境等因素造成备用功率单元特性下降，其性能无法保障，所以，因故停机的时间常处于不确定状态。
2、公知的做法，将故障的功率单元的输出端临时短接或旁路，降级降速运行，这既降低产量，又带病运行，故障范围有可能因此扩大，这只是应急提升的方法之一，不建议常用。
3、公知的另一些做法，如已公开的专利《开关切换型单元冗余高压变频器及其控制方法》（cn101594060a）、《一种
4、传统观念中，整流变压器因其昂贵、相对可靠，认为不是易损件，但也有损坏的可能，修好整流变压器通常需要数日甚至更长的时间，如果找不到替代的整流变压器，这期间就要停产，那损失就非常严重，针对主井提升机，停产影响产量；针对运送人员的副井提升机、凿井提升机，既影响产量又关乎人身安全；针对高炉运送炉料的提升机，还涉及整座高炉的安全；为了解决功率单元的走线空间和降低移相整流变压器制造的复杂程度，公开的专利《一种级联型高压变频器》（cn 210985920 u），在同一台高压变频器中，采用两台或更多整流变压器，固然可以在一定程度解决此类问题，但需要深度降级降速运行；以使用两台整流变压器为例，是把串接的功率单元分为两组，分别由两台整流变压器提供动力电，如果一台整流变压器因故退出运行，需降速约二分之一进行应急运行，长时间大幅度降速运行，严重影响产量。
5、综上所述，要结合矿井提升机的特点，必须持续研发矿井提升机专用的四象限高压变频器。
技术实现思路
1、为了克服传统的四象限高压变频器因故修复时间不确定的缺点，本专利技术提出一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，使其可驱动各种电压等级的提升电动机。
2、本专利技术采取以下技术方案完成其专利技术目的：
3、一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，矿井提升高压变频柜设置有功率装置；所述的功率装置包括n级在用功率装置和至少一级在线备份功率装置；将第一级在用功率装置的出线端a1、b1和c1联结在一起，形成三相高压动力电uo输出的中性点q0，所述在用功率装置的输出端分别按a2-a1、b2-b1和c2-c1通过单相高压电缆顺序串接，第n级所述在用功率装置输出端a2、b2和c2端分别与提升电动机的三相输入端相连，为所述提升电动机提供频率电压可调的三相高压动力电uo；在线备份功率装置的出线端a1、b1、c1和a2、b2、c2处于闲空状态；将所述在线备份功率装置、所述在用功率装置的输入端通过三相高压电缆依次连接在一起，并与网侧动力电6kv或10kv的输入端相连，为所述矿井提升高压变频柜获取网侧动力电ui，使得频率为50hz、电压为6kv或10kv的高压网侧动力电ui，经过所述矿井提升高压变频柜调压调频，在提升电动机端获得频率电压可调的三相高压动力电uo，驱动矿井提升机运转；所述的在线备份功率装置与所述在用功率装置一样通电但空载运行，保持良好的状态和特性，一旦所述在用功率装置的某些级出现故障，停电状态下，用所述在线备份功率装置中的一级或数级快速替换所述在用功率装置中故障部分，使得所述矿井提升高压变频柜能够在最短的时间内恢复正常运行，且不需要降级降速；然后将故障的所述功率装置退出，离线进行维修，故障的所述功率装置返修合格后作为在线备份功率装置的部分及时恢复在线空载运行并持续保持良好品质，循环使用，确保所述矿井提升高压变频柜因故停机时间可控，快速恢复正常运行。
4、所述功率装置为对四象限高压变频器主回路进行模块化和标准化设计、封装和接口的功率基本组件；所述功率装置具有三台四象限功率单元和一台功率变压器；所述功率变压器具有三套副边绕组，分别通过三相低压电缆与三台所述四象限功率单元输入端相连，为所述四象限功率单元提供动力电；三台所述四象限功率单元输出端分别为：a1、a2，b1、b2，c1、c2；所述功率装置的框架构件为四层，所述功率变压器置于框架构件的底层，三台所述四象限功率单元分别固定在绝缘件上并依次置于所述框架构件的其他三层内；所述框架构件的底部装配有带边刹的重型万向轮，方便所述功率装置的快速移动和定位；所述矿井提升高压变频柜设置有n台冷却风机，n级所述在用功率装置依次置于风机之下，运行中进行冷却。
5、针对矿山现场网侧动力电ui为6kv或10kv，选配所述功率变压器原边绕组额定相电压均为6kv，当网侧动力电ui为6kv时，所述原边绕组按“三角形δ”接法，当网侧动力电ui为10kv时，所述原边绕组为“星型y”接法，所述功率变压器总是能与网侧动力电ui相匹配；三套所述功率变压器副边绕组的接法为“三角形δ”或“星型y”，不需要移相；所述四象限功率单元的输入/输出额定电压按三相ac600v/单相ac730v设计选配，因此，所述功率变压器输入/输出额定电压为6（10）/3*0.6kv，额定容量按1.4*pe/n选配，其中：pe为提升电动机的额定容量，n为在用所述功率装置的数量，根据所述四象限功率单元的输出额定电压、提升电动机电压等级进行选配，如表1所示。
6、表1：在用所述功率装置数量n的选配
7、
8、经深度模块化、标准化设计，n级在用功率装置、至少一级在线备份功率装置组成的所述矿井提升高压变频柜，带来的益处有以下几点：1）一旦某些级所述在用功率装置故障发生后，停电，通过所述在线备份功率装置中的一级或数级所述功率装置将其替换，所述矿井提升高压变频柜因故修复的时间较短且可控，不需要降级降速带病应急运行；将故障的所述功率装置退出，离线进行维修，故障的所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，其特征在于：矿井提升高压变频柜设置有功率装置；所述的功率装置包括N级在用功率装置和至少一级在线备份功率装置；将第一级在用功率装置的出线端A1、B1和C1联结在一起，形成三相高压动力电uo输出的中性点Q0，所述在用功率装置的输出端分别按A2-A1、B2-B1和C2-C1通过单相高压电缆顺序串接，第N级所述在用功率装置输出端A2、B2和C2端分别与提升电动机的三相输入端相连，为所述提升电动机提供频率电压可调的三相高压动力电uo；在线备份功率装置的出线端A1、B1、C1和A2、B2、C2处于闲空状态；将所述在线备份功率装置、所述在用功率装置的输入端通过三相高压电缆依次连接在一起，并与网侧动力电6kV或10kV的输入端相连，为所述矿井提升高压变频柜获取网侧动力电ui，使得频率为50Hz、电压为6kV或10kV的高压网侧动力电ui，经过所述矿井提升高压变频柜调压调频，在提升电动机端获得频率电压可调的三相高压动力电uo，驱动矿井提升机运转；所述的在线备份功率装置与所述在用功率装置一样通电但空载运行，保持良好的状态和特性，一旦所述在用功率装置的
2.如权利要求1所述的一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，其特征在于：所述功率装置为对四象限高压变频器主回路进行模块化和标准化设计、封装和接口的功率基本组件；所述功率装置具有三台四象限功率单元和一台功率变压器；所述功率变压器具有三套副边绕组，分别通过三相低压电缆与三台所述四象限功率单元输入端相连，为所述四象限功率单元提供动力电；三台所述四象限功率单元输出端分别为：A1、A2，B1、B2，C1、C2；所述功率装置的框架构件为四层，所述功率变压器置于框架构件的底层，三台所述四象限功率单元分别固定在绝缘件上并依次置于所述框架构件的其他三层内；所述框架构件的底部装配有带边刹的重型万向轮，方便所述功率装置的快速移动和定位；所述矿井提升高压变频柜设置有N台冷却风机，N级所述在用功率装置依次置于风机之下，运行中进行冷却。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，其特征在于：针对矿山现场网侧动力电ui为6kV或10kV，选配所述功率变压器原边绕组额定相电压均为6kV，当网侧动力电ui为6kV时，所述原边绕组按“三角形Δ”接法，当网侧动力电ui为10kV时，所述原边绕组为“星型Y”接法，所述功率变压器总是能与网侧动力电ui相匹配；三套所述功率变压器副边绕组的接法为“三角形Δ”或“星型Y”，不需要移相；所述四象限功率单元的输入/输出额定电压按三相AC600V/单相AC730V设计选配，因此，所述功率变压器输入/输出额定电压为6（10）/3*0.6kV，额定容量按1.4*Pe/N选配，其中：Pe为提升电动机的额定容量，N为在用所述功率装置的数量，根据所述四象限功率单元的输出额定电压、提升电动机电压等级进行选配。
...【技术特征摘要】
1.一种具有在线备份功率装置的矿井提升高压变频柜，其特征在于：矿井提升高压变频柜设置有功率装置；所述的功率装置包括n级在用功率装置和至少一级在线备份功率装置；将第一级在用功率装置的出线端a1、b1和c1联结在一起，形成三相高压动力电uo输出的中性点q0，所述在用功率装置的输出端分别按a2-a1、b2-b1和c2-c1通过单相高压电缆顺序串接，第n级所述在用功率装置输出端a2、b2和c2端分别与提升电动机的三相输入端相连，为所述提升电动机提供频率电压可调的三相高压动力电uo；在线备份功率装置的出线端a1、b1、c1和a2、b2、c2处于闲空状态；将所述在线备份功率装置、所述在用功率装置的输入端通过三相高压电缆依次连接在一起，并与网侧动力电6kv或10kv的输入端相连，为所述矿井提升高压变频柜获取网侧动力电ui，使得频率为50hz、电压为6kv或10kv的高压网侧动力电ui，经过所述矿井提升高压变频柜调压调频，在提升电动机端获得频率电压可调的三相高压动力电uo，驱动矿井提升机运转；所述的在线备份功率装置与所述在用功率装置一样通电但空载运行，保持良好的状态和特性，一旦所述在用功率装置的某些级出现故障，停电状态下，用所述在线备份功率装置中的一级或数级快速替换所述在用功率装置中故障部分，使得所述矿井提升高压变频柜能够在最短的时间内恢复正常运行，且不需要降级降速；然后将故障的所述功率装置退出，离线进行维修，故障的所述功率装置返修合格后作为在线备份功率装置的部分及时恢复在线空载运行并持续保持良好品质，循环使用，确保所述矿井提升高压变频柜因故停机时间可控，快速恢复正常运行。
2.如权利要求1所述的一种具有在线备份...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑孝平，郑希平，
申请(专利权)人：洛阳源创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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