矿用主扇专用快速停车高压变频器制造技术

本实用新型专利技术矿用主扇专用快速停车高压变频器，属于电力电子设备技术领域，所要解决的问题是提供在反馈能量不大，又要求快速制动和启动的矿用主扇专用快速停车高压变频器，采用的方案为：它包括多副边绕组移相变压器、多个相互串联的功率模块单元和控制系统，所述功率模块单元包括短路保护电路、二极管整流桥、并联在直流母线侧的电容组成的直流滤波电路和逆变桥，功率模块单元还包括能耗制动电路，所述能耗制动电路由多个制动单元和多个制动单元控制电路构成；制动单元的数量与功率模块单元的数量相等，即在每一个功率模块单元的直流滤波电路旁均并联有一个制动单元，本实用新型专利技术广泛应用于变频器技术领域。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术矿用主扇专用快速停车高压变频器，属于电力电子设备

技术介绍
变频器是利用半导体功率器件的开通和关断作用将工频交流电变换为频率可调 的交流电能的变换装置；该装置先把工频交流电变换为直流电，再把直流电变换为频率可 调的交流电来驱动负载，随着微电子和电力电子技术的飞速发展，作为21世纪电力电子技 术的产物，高压变频器在国民经济的诸多领域得到了广泛的应用，并且发挥着越来越重要 的作用。 目前广泛使用的功率单元串联型多电平高压变频器的结构组成主要由多个复变 绕组的隔离移相变压器、多个功率单元和控制系统组成，其中多个功率单元串联组成频率 可调的高压交流电源，构成这种高压变频器的功率单元的电路是由二极管整流桥，并联在 直流母线上的大容量电容，并联在这些电容上的均压电阻和单相桥式逆变电路组成，但是 这种功率单元不具有电气制动功能。 工业中，高压变频器如果要求在二象限或四象限场合工作时，如果不能实现电气 制动，则不能满足这些特殊领域的应用，这种特殊的应用领域要求变频器带负载急起急停 如果没有电气制动功能就不能实现急停，而现有有些自带能量反馈功能的变频器，其主要 目的是为了反馈能量，节约能源，但其使用不能满足紧急制动，且该自带能量反馈功能的变 频器造价昂贵，对于有些场合反馈能量不大，又要求快速制动和启动时，就不太适合。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，所要解决的问题是提供在反馈能量不大， 又要求快速制动和启动的矿用主扇专用快速停车高压变频器。 为了上述问题，本技术采用的方案为矿用主扇专用快速停车高压变频器，它 包括多副边绕组移相变压器、多个相互串联的功率模块单元和控制系统，所述功率模块单 元包括短路保护电路、二极管整流桥、并联在直流母线侧的电容组成的直流滤波电路和逆 变桥，所述功率模块单元还包括能耗制动电路； 所述能耗制动电路由多个制动单元和多个制动单元控制电路构成； 所述制动单元的数量与功率模块单元的数量相等，即在每一个功率模块单元的直 流滤波电路旁均并联有一个制动单元，所述制动单元由IGBT元件和制动电阻串联而成； 所述控制系统包括功率控制系统和制动单元控制电路； 所述制动单元控制电路的结构为泵升电路依次连接有电压滞环控制电路、光电 隔离电路、整形电路、放大电路、稳压滤波电路和输出电路，输出电路分别与制动单元和电 流保护电路相连。 本技术矿用主扇专用快速停车高压变频器与现有技术相比具有以下有益效 果 矿用主扇专用快速停车高压变频器的功率单元控制电路接收光纤传送来的变频 器运行指令，经过接收解码电路的处理，控制单相桥式逆变电路的工作状态；当变频器处于 加速和正常负载运行时，逆变电路开通，将电网输入的电能经单相桥式逆变电路传输给负 载；而在变频器处于快速制动或负载下放重物时，逆变桥的IGBT关断，将负载的动能或位 能转换为电能，经逆变桥中的反馈二极管输入直流母线的电容器，电容器开始充电，当电容 器的充电电压超过泵升电压值时，开通制动单元，将负载的再生能量消耗在制动电阻中；而 且，本技术采用的功率器件是由满足功率单元内部电压标准的低压器件构成，故成本 低廉；本技术还很好地解决了功率单元串联型高压变频器实现四象限运行的目的，且 结构简单、损耗小、实现容易、成本低、功率因数高、对电网无谐波污染；由该功率单元构成 的高压变频器，不仅具有普通变频器的全部功能特征，而且在调速系统快速制动或下放重 物等情况下，能方便地进行四象限运行，得到很好的制动效果。 本技术特别适合高压变频器在二象限或四象限场合工作，能实现电气制动， 能够满足高压变频器在特殊的领域要求变频器带负载急起急停，由于这些场合反馈能量不 大，又要求快速制动和启动，因此是满足高压变频器运行于二象限或四象限的很好技术方 案，并能满足工矿主扇反转反风时最节约使用成本。以下结合附图对本技术矿用主扇专用快速停车高压变频器作进一步描述 附图说明图1为本技术矿用主扇专用快速停车高压变频器的电路原理图； 图2为图1所示的功率模块单元的电路结构图； 图3为图2所示的制动单元控制电路6的电路结构图。 其中，1为短路保护电路、2为二极管整流桥、3为直流滤波电路、4为制动单元、5为 逆变桥、6为制动单元控制电路、7为控制系统、8为功率模块单元、9为能耗制动电路、10为 IGBT元件、11为制动电阻、12为光电隔离电路、13为整形电路、14为放大电路、15为稳压滤 波电路、16为输出电路、17电流保护电路、18为泵升电路、19为电压滞环控制电路、20为绕 组移相变压器、21为接口板、22为人机界面、23为电压检测器、24为矿用主扇。具体实施方式如图1和图2所示的矿用主扇专用快速停车高压变频器包括多副边绕组移相变压 器20、多个相互串联的功率模块单元8和控制系统7，所述功率模块单元8分别与绕组移相 变压器20、控制系统7、矿用主扇24和电压检测器23相连，所述控制系统7还与矿用主扇 24、接口板21和人机界面22相连，且接口板21和人机界面22串联；所述功率模块单元8 包括短路保护电路1、二极管整流桥2、并联在直流母线侧的电容组成的直流滤波电路3和 逆变桥5，所述功率模块单元还包括能耗制动电路9 ;所述能耗制动电路9由多个制动单元 4和多个制动单元控制电路6构成；所述制动单元4的数量与功率模块单元8的数量相等， 即在每一个功率模块单元8的直流滤波电路3旁均并联有一个制动单元4，所述制动单元4 由IGBT元件10和制动电阻11串联而成。 图3为图2所示的制动单元控制电路6的电路结构图；制动单元控制电路6的结 构为泵升电路18依次连接有电压滞环控制电路19、光电隔离电路12、整形电路13、放大4电路14、稳压滤波电路15和输出电路16，输出电路16分别于与制动单元6和电流保护电 路17相连；所述泵升电路18、电压滞环控制电路19、光电隔离电路12、整形电路13、放大电 路14、稳压滤波电路15、输出电路16和电流保护电路17均为常规电路。 上述的功率控制系统与现有常规高压变频器的功率控制系统相同。权利要求矿用主扇专用快速停车高压变频器，它包括多副边绕组移相变压器(20)、多个相互串联的功率模块单元(8)和控制系统(7)，所述功率模块单元(8)包括短路保护电路(1)、二极管整流桥(2)、并联在直流母线侧的电容组成的直流滤波电路(3)和逆变桥(5)，其特征在于所述功率模块单元(8)还包括能耗制动电路(9)；所述能耗制动电路(9)由多个制动单元(4)和多个制动单元控制电路(6)构成；所述制动单元(4)的数量与功率模块单元(8)的数量相等，即在每一个功率模块单元(8)的直流滤波电路(3)旁均并联有一个制动单元(4)，所述制动单元(4)由IGBT元件(10)和制动电阻(11)串联而成。2. 根据权利要求1所述的矿用主扇专用快速停车高压变频器，其特征在于所述控制系统(7)包括功率控制系统和制动单元控制电路(6);所述制动单元控制电路(6)的结构为泵升电路(18)依次连接有电压滞环控制电路(19)、光电隔离电路(12)、整形电路(13)、放大电路(14)、稳压滤波电路(15)和输出电路 (16)，输出电路(16)分别与制动单元(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿用主扇专用快速停车高压变频器，它包括多副边绕组移相变压器（２０）、多个相互串联的功率模块单元（８）和控制系统（７），所述功率模块单元（８）包括短路保护电路（１）、二极管整流桥（２）、并联在直流母线侧的电容组成的直流滤波电路（３）和逆变桥（５），其特征在于：所述功率模块单元（８）还包括能耗制动电路（９）；　　所述能耗制动电路（９）由多个制动单元（４）和多个制动单元控制电路（６）构成；　　所述制动单元（４）的数量与功率模块单元（８）的数量相等，即在每一个功率模块单元（８）的直流滤波电路（３）旁均并联有一个制动单元（４），所述制动单元（４）由ＩＧＢＴ元件（１０）和制动电阻（１１）串联而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付国军，李轩青，
申请(专利权)人：山西科达自控工程技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]