專利名稱：一種整體移動式高壓變頻電控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻裝置，具體是一種整體移動式高壓變頻電控裝置。
背景技術(shù)：
在礦井基本建設(shè)的各動力設(shè)備中，提升機電控系統(tǒng)系是由多部分組成，提升機電控系統(tǒng)系統(tǒng)安裝、調(diào)試最為復(fù)雜、費時，尤其在業(yè)主要求建設(shè)工期緊的工程中，整個工程前期準(zhǔn)備時間其中提升機安裝占據(jù)很大的一部分時間，因此怎樣縮短機電安裝時間是許多建井機電技術(shù)人員不斷攻克的難題。目前，我國絕大部分礦井提升機調(diào)速采用繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)(以TKD—A為代表)，這些提升機都是20世紀(jì)60年代 70年代的產(chǎn)品，存在以下問題系統(tǒng)功率因數(shù)低，啟動電流及切換電流沖擊大，設(shè)備運行不平穩(wěn)，易引起電氣及機械沖擊；控制線路復(fù)雜，工作穩(wěn)定性和可靠性差，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉(zhuǎn)子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費，且發(fā)熱嚴(yán)重致使工作環(huán)境惡化；電機滑環(huán)接觸不良，易引起設(shè)備故障，維護工作量及費用高；另外該系統(tǒng)的電氣控制部分均采用板式結(jié)構(gòu)， 體積大、運行噪聲高，且所有接線端柱裸露在外，對運行安全造成極大的危害。繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式通過切換交流接觸器或者可控硅，在電機的轉(zhuǎn)子回路串入不同阻值的電阻，起到調(diào)速運行的作用。根據(jù)實際工況不同，一般電阻分成 4-8級，每級設(shè)有短接開關(guān)，在加速過程中，一般采用轉(zhuǎn)矩最優(yōu)的控制方式，即在轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性中串不同電阻曲線的交叉點處切換短接開關(guān)，此方式下，電機在加速過程中能獲得最大的輸出轉(zhuǎn)矩，且開關(guān)動作前后電機的輸出轉(zhuǎn)矩連續(xù)變化。這一控制一般由絞車司機人工實現(xiàn)，也有系統(tǒng)用PLC自動控制完成。在上述控制方式下，電機的加速過程近似為恒轉(zhuǎn)矩加速過程，電機輸出轉(zhuǎn)矩為 1. 8-2. 1倍額定轉(zhuǎn)矩；在加速過程中，提升機系統(tǒng)消耗的有功功率在2-2. 2倍額定功率間變化，即使在低速時，由于串入電阻耗能巨大，電機雖然輸出功率不大，但其從電網(wǎng)吸收的有功功率仍為額定功率的2-2. 2倍；在高速段，由于串入的電阻較少，因此電阻上損耗所占比例不大，但在低速段，如電機的爬行階段和加速起步階段，電網(wǎng)提供的絕大部分功率被電阻所消耗，浪費了大量的能源。上述控制方式下，雖然電機能夠輸出最大的加速轉(zhuǎn)矩，但在加速過程中電機電流較大，約為2-3倍額定電流。因此在負(fù)載較輕時，有時為了降低加速時的電機電流，絞車司機會適當(dāng)提高各開關(guān)動作時的電機轉(zhuǎn)速，在電流降至額定電流時切換短接開關(guān)，此時電機的輸出轉(zhuǎn)矩、定子電流和從電網(wǎng)吸收的有功功率隨速度變化。中速以上加速過程電機電流有所減小，約為1-1. 7倍額定電流，電機的輸出轉(zhuǎn)矩也有所降低，約為1-1. 7倍額定轉(zhuǎn)矩，且脈動增加，開關(guān)動作前后輸出轉(zhuǎn)矩有大幅跳躍，電機消耗的功率有所下降，但由于加速轉(zhuǎn)矩較低，加速時間較長，實際加速過程所耗電能并未減少。由于加速轉(zhuǎn)矩較低，因而此控制方法不適用于重載提升場合。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種整體移動式高壓變頻電控裝置， 縮短安裝時間，節(jié)約重復(fù)安裝的材料。本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種整體移動式高壓變頻電控裝置，包括激磁涌流抑制柜、變壓器柜、功率柜和控制柜；激磁涌流抑制柜中設(shè)有真空接觸器和限流電阻； 變壓器柜內(nèi)裝有整流變壓器；功率柜內(nèi)設(shè)有實現(xiàn)變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內(nèi)設(shè)有 PLC控制單元；真空接觸器和限流電阻與整流變壓器連接，整流變壓器與功率單元連接，功率單元與PLC控制單元連接；將上述設(shè)備安裝在一個殼體內(nèi)；功率單元的整流側(cè)采用IGBT 三相全橋進(jìn)行可控整流，中間并聯(lián)一濾波和儲能的電解電容，輸出側(cè)為4只IGBT組成的H 橋。本發(fā)明的有益效果是
1)系統(tǒng)采用整體移動式運輸、安裝方便快捷；內(nèi)部連線在出廠時已連接，到現(xiàn)場后接入主電源和輸出電源即可投入試驗、調(diào)試，縮短安裝時間，節(jié)約重復(fù)安裝的材料。2)系統(tǒng)運行平穩(wěn)采用了全數(shù)字速度、電流、位置閉環(huán)控制使提升機在任意速度下運行穩(wěn)定可靠并保持爬行距離恒定，使提升機具有較高的運行效率；啟動——加速——減速——停車過程平穩(wěn)，無頓挫現(xiàn)象。3)自動化程度高提升機的啟動、運行、停車過程能實現(xiàn)電機驅(qū)動電源的得、失和制動器的自動控制，確保運行安全。4)節(jié)能啟動時比電阻啟動方式節(jié)電，下放重物時裝置采用回饋制動，具有節(jié)能效^ ο5)機械沖擊摩擦小變頻調(diào)速系統(tǒng)比串電阻系統(tǒng)更能減小對機械部分的沖擊，串電阻系統(tǒng)在減速和低速運行時必須靠帶閘才能把速度降低到所期望的范圍，大大影響了制動器和制動面的壽命；而變頻調(diào)速系統(tǒng)只在停車時間才參與。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明主視圖； 圖2是圖1的后視圖3是圖1的俯視圖； 圖4是圖1的左視圖； 圖5是圖1的右視圖； 圖6是圖4的B-B剖視圖； 圖7是圖3中C部放大圖； 圖8是本發(fā)明原理框圖； 圖9是電路原理圖； 圖10是功率單元電路圖。圖中1、殼體，11、透視窗，12、活動百頁窗，13、固定百頁窗，14、柜門，15、風(fēng)扇，16、 進(jìn)出線孔，17、設(shè)備進(jìn)出孔，18風(fēng)機孔，19、靜電地板110、絕緣膠墊，111、空調(diào)外機，112、擋板，113、支架。
具體實施例方式如圖1 5所示，一種整體移動式高壓變頻電控裝置是將激磁涌流抑制柜、變壓器柜、功率柜和控制柜安裝在一個殼體內(nèi)；殼體1的前面設(shè)有透視窗11、活動百頁窗12、固定百頁窗13和柜門14 ；后面設(shè)有固定百頁窗13、柜門14、風(fēng)扇15和進(jìn)出線孔16 ；左側(cè)面設(shè)有固定百頁窗13、風(fēng)扇15和進(jìn)出線孔16 ；右側(cè)面設(shè)有排氣扇114和進(jìn)出線孔16 ；頂板上設(shè)有設(shè)備進(jìn)出孔17和風(fēng)機孔18內(nèi)部底面設(shè)置靜電地板19和絕緣膠墊110和空調(diào)外機111，殼體1的側(cè)板由兩塊鋼板和設(shè)置在兩塊鋼板之間的保溫層組成；
如圖6和圖7所示，殼體1的內(nèi)部縱向設(shè)有三個擋板112將殼體分隔成四個單元；擋板 112由兩塊鋼板和設(shè)置在兩塊鋼板之間的保溫層組成。頂板由兩塊鋼板，設(shè)置在鋼板之間的保溫層和支架113組成。圖8和圖9所示，激磁涌流抑制柜中設(shè)有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內(nèi)裝有整流變壓器；功率柜內(nèi)設(shè)有實現(xiàn)變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內(nèi)設(shè)有PLC控制單元；真空接觸器和限流電阻與整流變壓器連接，整流變壓器與功率單元連接，功率單元與PLC控制單元連接；其特征在于將上述設(shè)備安裝在一個底座上；功率單元的整流側(cè)采用IGBT三相全橋進(jìn)行可控整流，中間并聯(lián)一濾波和儲能的電解電容，輸出側(cè)為4只IGBT組成的H橋。真空接觸器和限流電阻，限制變頻器高壓上電時的充電電流和激磁涌流不超過其額定電流。整流變壓器將網(wǎng)側(cè)高壓變換為副邊的多組低壓，為功率柜中的功率單元(低壓交直交變流器)供電，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，各功率單元輸出串聯(lián)構(gòu)成變頻器的高電壓輸出。功率單元是整臺變頻器實現(xiàn)變壓變頻輸出的基本單元，每個功率單元都相當(dāng)于一臺交直交電壓源型單相低壓變頻器。功率單元整流側(cè)用IGBT三相全橋可控整流，中間采用電解電容濾波和儲能，輸出側(cè)為4只IGBT組成的H橋。 每個功率單元內(nèi)設(shè)DSP高速運算器，進(jìn)行可控整流算法的運算和控制。由于采用可控整流技術(shù)，變頻器的輸入電流具有較高的功率因數(shù)(PF > 0. 95)和較低的諧波含量(THD < 4%)。 變頻器主控系統(tǒng)通過光纖統(tǒng)一控制各功率單元的輸出側(cè)IGBT，使變頻器整機輸出疊加后的多電平的PWM。該電壓具有很高的正弦度，諧波含量很低?？刂乒駜?nèi)設(shè)置兩套可編程控制器實現(xiàn)系統(tǒng)的操作和安全保護。主、輔PLC之間相互通訊及監(jiān)視，操作過程實現(xiàn)雙線控制方式，對提升機運行關(guān)鍵的信號(如速度、容器位置、安全、減速、過卷等等)均采用多重保護， 互為監(jiān)視。采用IGBT三相全橋可控整流，具有100%功率的能量回饋能力，在減速制動和下方重車時能夠?qū)⒛芰炕仞佒岭娋W(wǎng)，工廠內(nèi)其他設(shè)備使用，降低企業(yè)整體電耗水平，尤其適合礦井提升等四象限運行工況需要。變頻器采用先進(jìn)的無速度傳感器矢量控制算法，對電機的磁通和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確的解耦控制，能夠?qū)崿F(xiàn)零速(抱閘狀態(tài))200%轉(zhuǎn)矩啟動、頻繁快速起停、快速加速、快速制動等功能。高壓變頻器對礦用提升機負(fù)載進(jìn)行了特殊設(shè)計，其輸出過載能力達(dá)200%/60秒， 完全滿足現(xiàn)場應(yīng)用的需要。
權(quán)利要求
1.一種整體移動式高壓變頻電控裝置，包括激磁涌流抑制柜、變壓器柜、功率柜和控制柜；激磁涌流抑制柜中設(shè)有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內(nèi)裝有整流變壓器；功率柜內(nèi)設(shè)有實現(xiàn)變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內(nèi)設(shè)有PLC控制單元；真空接觸器和限流電阻與整流變壓器連接，整流變壓器與功率單元連接，功率單元與PLC控制單元連接；其特征在于將上述設(shè)備安裝在一個殼體(1)內(nèi)；功率單元的整流側(cè)采用IGBT三相全橋進(jìn)行可控整流，中間并聯(lián)一濾波和儲能的電解電容，輸出側(cè)為4只IGBT組成的H橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整體移動式高壓變頻電控裝置，其特征在于殼體(1)的內(nèi)部縱向設(shè)有三個擋板(112)將殼體分隔成四個單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種整體移動式高壓變頻電控裝置，其特征在于所述的擋板(112)由兩塊鋼板和設(shè)置在兩塊鋼板之間的保溫層組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的一種整體移動式高壓變頻電控裝置，其特征在于 殼體(1)的前面設(shè)有透視窗(11)、活動百頁窗(12)、固定百頁窗(13)和柜門(14);后面設(shè)有固定百頁窗(13)、柜門(14)、風(fēng)扇(15)和進(jìn)出線孔(16);左側(cè)面設(shè)有固定百頁窗(13)、風(fēng)扇 (15)和進(jìn)出線孔(16)；右側(cè)面設(shè)有排氣扇(114)和進(jìn)出線孔(16)；頂板上設(shè)有設(shè)備進(jìn)出孔 (17)和風(fēng)機孔(18)；內(nèi)部底面設(shè)置靜電地板(19)和絕緣膠墊(110)和空調(diào)外機(111)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種整體移動式高壓變頻電控裝置，其特征在于殼體(1)的側(cè)板由兩塊鋼板和設(shè)置在兩塊鋼板之間的保溫層組成；頂板由兩塊鋼板，設(shè)置在鋼板之間的保溫層和支架(113)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種整體移動式高壓變頻電控裝置，涉及一種變頻裝置。該裝置是將激磁涌流抑制柜、變壓器柜、功率柜和控制柜安裝在一個殼體內(nèi)。激磁涌流抑制柜中設(shè)有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內(nèi)裝有整流變壓器；功率柜內(nèi)設(shè)有實現(xiàn)變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內(nèi)設(shè)有PLC控制單元；真空接觸器和限流電阻與整流變壓器連接，整流變壓器與功率單元連接，功率單元與PLC控制單元連接；功率單元的整流側(cè)采用IGBT三相全橋進(jìn)行可控整流，中間并聯(lián)一濾波和儲能的電解電容，輸出側(cè)為4只IGBT組成的H橋。優(yōu)點是運輸、安裝方便快捷；節(jié)能效果好。
文檔編號H02P27/00GK102412781SQ201110367240
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者劉增東, 剛紹連, 孟方, 慶文奎, 楊思臣, 楊曉信, 程志彬, 陶冶 申請人:中煤第五建設(shè)有限公司