一種組合式模塊化變頻器及供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種組合式模塊化變頻器及供電系統(tǒng)，組合式模塊化變頻器包括輸入輸出配電模塊、監(jiān)控顯示模塊、變頻器功率單元模塊、液體冷卻管路模塊。所述的供電系統(tǒng)包括可由多臺相同的組合式模塊化變頻器組成。本實用新型中的組合式模塊化變頻器中的模塊既可以獨立運行，也可以通過并聯(lián)控制系統(tǒng)并聯(lián)運行，變頻器功率模塊可實現(xiàn)電氣的快速連接，變頻器中的故障模塊可以在不影響變頻器運行的狀態(tài)下進行更換?？蓪崿F(xiàn)R+r冗余的組合式模塊化變頻器，并具備R+r+X靈活的擴展能力。由本實用新型中的組合式模塊化變頻器組成的供電系統(tǒng)，本供電系統(tǒng)中的組合式模塊化變頻器既可以獨立運行，也可以通過并聯(lián)控制系統(tǒng)并聯(lián)運行?？梢詫崿F(xiàn)故障單元的快速切除和替換。
【專利說明】一種組合式模塊化變頻器及供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種變頻器及供電系統(tǒng)，具體涉及一種組合式模塊化變頻器及供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于工業(yè)場合的變頻器產(chǎn)品的可靠性得到了很好的保證。但是在一些對供電可靠性要求極為嚴格的場合，常常采用增加備用變頻器的方式來提高供電的可靠性，保障供電設(shè)備的可靠運行。這樣雖然可以提高供電系統(tǒng)的可靠性，但是卻增加了系統(tǒng)的成本投入，為今后的運行維護也增加了負擔(dān)。
[0003]在工業(yè)應(yīng)用場合，有通過并聯(lián)控制技術(shù)擴展容量的變頻器產(chǎn)品。但是其控制系統(tǒng)往往采用的是統(tǒng)一控制，即控制器，只有一套或有限數(shù)量的冗余備份，一旦控制器被損壞，整套變頻器系統(tǒng)就處于癱瘓狀態(tài)，不能繼續(xù)正常工作，仍然需要外部配備冗余變頻器設(shè)備來保證整個供電系統(tǒng)的可靠性。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為解決上述問題而提出，其目的是提供一種組合式模塊化變頻器及供電系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種組合式模塊化變頻器，包括輸入輸出配電模塊、監(jiān)控顯示模塊和液體冷卻管路模塊，還包括由多個相同變頻器功率單元模塊構(gòu)成的R+r冗余組合式模塊化變頻器或者構(gòu)成R+r+X冗余組合式模塊化變頻器，所述的變頻器功率單元模塊和監(jiān)控顯示模塊之間通過通訊總線、狀態(tài)信號總線實現(xiàn)通訊，變頻器功率單元模塊、監(jiān)控顯示模塊、通訊總線組成模塊化變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)冗余并聯(lián)均流控制。
[0006]所述輸入輸出配電模塊與各模塊間通過輸入電氣快速接頭和輸出電氣快速接頭連接。
[0007]變頻器功率單元模塊中包括變頻器功率單元模塊主回路和變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)；所述的變頻器功率單元模塊主回路包括依次連接的輸入電氣快速接頭、輸入空氣開關(guān)、輸入電抗器、直流母線預(yù)充電器、輸入電流傳感器、整流主功率器、直流母線電容、逆變器主功率器、輸出濾波電感電容、輸出電流傳感器、輸出繼電器、輸出空氣開關(guān)和輸出電氣快速接頭；所述的變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)包括控制及通訊信號快速接頭、對整流器進行控制的整流控制器、對逆變器進行控制的逆變控制器、并機調(diào)節(jié)的并機及通訊控制器、實現(xiàn)通訊的通訊總線和狀態(tài)信號總線，變頻器功率單元模塊具有冗余擴展功能，并且在不停機的情況下快速更換。
[0008]所述的液體冷卻管路模塊由冷卻總水路、旁通水路、支水路組成，其中，其中冷卻總水路由輸入總水路閥門、輸入總水路安裝法蘭、流量傳感器和輸出總水路安裝法蘭組成，為各支水路提供總水路開關(guān)、流量測量并提供安裝接口 ；旁通水路由旁通閥門控制，用于安裝過程中管道沖洗等作業(yè)；支水路由功率模塊冷卻水支路閥門和雙封閉快速連接器組成，模塊的冷卻水輸入、輸出支路各有一組。
[0009]一種組合式模塊化變頻器組成的變頻供電系統(tǒng)，包括多個相同的組合式模塊化變頻器組成的R臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)、r臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)，由通訊總線和狀態(tài)信號總線組成的供電系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)將多個組合式模塊化變頻器連接，實現(xiàn)R+r冗余變頻供電系統(tǒng)。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]本實用新型中的變頻器中的模塊既可以獨立運行，也可以通過并聯(lián)控制系統(tǒng)并聯(lián)運行，變頻器可實現(xiàn)電氣的快速連接，變頻器中的故障模塊可以在變頻器運行的狀態(tài)下進行更換。本實用新型中的每個變頻器中包含多個相同的功率單元模塊，而且變頻器中還存在功率單元模塊的擴展空間，變頻器中的冗余功率單元模塊大大提升了變頻器的可靠性，由多臺上述變頻器并機即可組成高可靠性的供電系統(tǒng)。而且本實用新型中的液體冷卻系統(tǒng)也實現(xiàn)在運行狀態(tài)下的更換，提高了操作性和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的組合式模塊化變頻器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實用新型的變頻器功率單元模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是本實用新型的變頻器組合拓展示意圖；
[0015]圖4是本實用新型的變頻器中模塊在運行中更換的示意圖；
[0016]圖5是本實用新型的變頻器功率單元模塊并機分載的示意圖；
[0017]圖6是本實用新型的變頻器環(huán)形通訊與狀態(tài)信號通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0018]圖7是本實用新型的R + r冗余變頻供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8是本實用新型變頻供電系統(tǒng)環(huán)形通訊與狀態(tài)信號通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0020]圖9是本實用新型的變頻器液體冷卻系統(tǒng)示意圖。
[0021]其中:
[0022]I組合式模塊化變頻器2輸入輸出配電模塊
[0023]3監(jiān)控顯示模塊4-1?4-n變頻器功率單元模塊
[0024]5液體冷卻管路模塊6變頻器功率單元模塊主回路
[0025]7輸入電氣快速接頭8輸入空氣開關(guān)
[0026]9輸入電抗器10直流母線預(yù)充電器
[0027]11輸入電流傳感器12整流主功率器
[0028]13直流母線電容14逆變器主功率器
[0029]15輸出濾波電感電容16輸出電流傳感器
[0030]17輸出繼電器18輸出空氣開關(guān)
[0031]19輸出電氣快速接頭20變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)
[0032]21控制及通訊信號快速接頭22整流器控制器
[0033]23逆變器控制器24并機及通訊控制器
[0034]25通訊總線26狀態(tài)信號總線
[0035]27機柜28 R個變頻器功率單元模塊
[0036]29 r個變頻器功率單元模塊30 R + r冗余組合式模塊化變頻器
[0037]31X個變頻器功率單元模塊
[0038]32R + r + X冗余組合式模塊化變頻器
[0039]33R臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)
[0040]34I■臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)
[0041]35R +r冗余變頻供電系統(tǒng)36故障模塊化變頻器
[0042]37故障模塊38去除故障模塊的模塊化變頻器
[0043]39備用模塊40恢復(fù)后的模塊化變頻器
[0044]41輸入總水路閥門42輸入總水路安裝法蘭
[0045]43冷卻總水路
[0046]44變頻器功率模塊冷卻水支路閥門
[0047]45旁通閥門46雙封閉快速連接器
[0048]47流量傳感器48輸出總水路安裝法蘭
[0049]49通訊及狀態(tài)信號通訊總線50輸出母線
[0050]51某一變頻器功率單元模塊輸出電壓波形
[0051]52輸出母線電壓波形53模塊化變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)
[0052]54供電系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)。

【具體實施方式】
[0053]以下，參照附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明:
[0054]如圖1?2所不,一種組合式模塊化變頻器I,包括輸入輸出配電模塊2、監(jiān)控顯不模塊3、多個相同的變頻器功率單元模塊4-1?4-n和液體冷卻管路模塊5 (在選擇液體冷卻方式時使用)。
[0055]其中，輸入輸出配電模塊2將市電經(jīng)過線路分配提供給有需求的各個模塊，并將功率模塊輸出的電能匯總到輸出母線50，提供給負載。市電輸入、輸出母線50分別與各個模塊之間采用輸入電氣快速接頭7和輸出電氣快速接頭19連接，可在通電但不通過大電流(負載電流)的情況下快速熱插拔。
[0056]監(jiān)控顯示模塊3通過通訊總線25的CAN總線，實現(xiàn)監(jiān)控顯示模塊3和功率單元模塊4-1?4-n之間的通訊工作，監(jiān)控顯示模塊3采用MCU (微控制器)作為控制核心并具有一塊帶有觸摸功能的顯示屏作為人機交互界面，一方面將變頻器功率單元模塊收集到的各變頻器模塊的運行數(shù)據(jù)，傳輸給監(jiān)控顯示模塊3的觸摸屏上并將之顯示出來；另一方面接收監(jiān)控顯示模塊3的觸摸屏的操作指令，傳輸給變頻器功率單元模塊，再由變頻器功率單元模塊通訊總線25的CAN總線傳給并聯(lián)系統(tǒng)中的所有變頻器功率單元模塊，進行統(tǒng)一的調(diào)節(jié)動作。
[0057]另外，監(jiān)控顯示模塊3還具有獨立的采集電路，可以采集組合式模塊化變頻器I的輸入、輸出電氣參數(shù)及其他輔助參數(shù)(冷卻液流量)，監(jiān)控顯示模塊3將通過通訊獲取的數(shù)據(jù)和自身采集電路采集到的數(shù)據(jù)進行處理后，通過通訊總線25傳輸給“上位機”，實現(xiàn)遠程的監(jiān)視。同時，還可以接受“上位機”遠程操作指令，實現(xiàn)遠程的控制。
[0058]變頻器功率單元模塊4-1?4-n包括變頻器功率單元模塊主回路6和變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)20。
[0059]所述的變頻器功率單元模塊主回路6包括依次連接的輸入電氣快速接頭7、輸入空氣開關(guān)8、輸入電抗器9、直流母線預(yù)充電器10、輸入電流傳感器11、整流器主功率器12、直流母線電容13、逆變器主功率器14、輸出濾波電感電容15、輸出電流傳感器16、輸出繼電器17、輸出空氣開關(guān)18和輸出電氣快速接頭19。
[0060]其中，輸入電抗器9、直流母線預(yù)充電器件10、輸入電流傳感器11和整流器主功率器件12組成整流器；由整流器控制器22控制，整流器控制器22采用32位數(shù)字MCU作為控制核心，可選用TI (美國德州儀器)公司的C2000系列MCU，同時由供電電路、采集電路、驅(qū)動電路、通訊電路、存儲電路、同步電路等輔助電路共同組成整流器控制器22。
[0061]其中，逆變器主功率器14、輸出濾波電感電容15和輸出電流傳感器16組成逆變器，由逆變器控制器23控制，逆變器控制器23由32位數(shù)字MCU作為核心控制芯片，可選用TI公司的C2000系列MCU，配有供電電路、采集電路、驅(qū)動電路、通訊電路、存儲電路等輔助電路。
[0062]所述的變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)20包括控制及通訊信號快速接頭21、整流器控制器22、逆變器控制器23、并機及通訊控制器24、通訊總線25和狀態(tài)信號總線26。其中并機及通訊控制器24采用32位數(shù)字MCU作為控制核心，該可選用TI公司的C2000系列MCU，控制器還有供電電路、通訊電路、存儲電路等配套電路，實現(xiàn)冗余并聯(lián)均流控制和通訊控制功能。
[0063]變頻器功率單元模塊4-1?4-n中各部件的作用如下:
[0064]輸入電氣快速接頭7、輸出電氣快速接頭19為變頻器功率單元模塊提供與輸入、輸出母線快速電氣連接。
[0065]輸入空氣開關(guān)8、輸出空氣開關(guān)18為變頻器功率單兀模塊提供與輸入、輸出母線的電氣開關(guān)隔離，并提供一定的保護功能。輸出繼電器17作為并機控制開關(guān)使用，在變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)檢測到自身滿足并機要求時，控制輸出繼電器17閉合，將變頻器功率單元模塊的輸出通過輸出電氣快速接頭19并聯(lián)至輸出母線。在變頻器功率單元模塊出現(xiàn)故障或是停機時，控制系統(tǒng)控制輸出繼電器17斷開，使變頻器功率單元模塊脫離并聯(lián)母線。
[0066]變頻器功率單元模塊4-1?4-n的整流器部分采用可控高功率因數(shù)整流器，將輸入的市電進行電能變換，為逆變器提供穩(wěn)定的直流電壓源，同時通過控制算法使市電輸入端即具有較高的功率因數(shù)又具有較低的輸入電流失真度，降低對電網(wǎng)的污染。
[0067]其中輸入電抗器9起到兩個作用，一是作為升壓電感使用；另外作為電網(wǎng)市電與整流器主回路輸入端的隔離電感。直流母線預(yù)充電器10作為直流母線電容13、整流器主功率器12的緩沖保護電路使用，使直流母線電容13、整流器主功率器12兩端的直流電壓在上電時緩慢上升，保護部件免受瞬時尖峰電壓的沖擊。整流器主功率器12使用可控開關(guān)器件，可采用IGBT開關(guān)，整流器控制器22實現(xiàn)可控整流控制算法。
[0068]直流母線電容13是整流器和逆變器的共用部分，直流母線電容13既作為整流器的直流濾波環(huán)節(jié)又為逆變器提供無功電流。
[0069]逆變器采用標(biāo)準(zhǔn)的三相橋拓撲結(jié)構(gòu)，將整流器提供的穩(wěn)定的直流電能變換為一定可變頻率的三相交流電能，同時通過控制算法保證實現(xiàn)多模塊并聯(lián)運行，控制并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流達到最小。
[0070]其中逆變器主功率器14采用可控開關(guān)器件，可采用IGBT開關(guān)，逆變器采用SPWM(正弦脈寬調(diào)制)算法，輸出濾波電感電容15組成濾波電路對逆變器主功率器14輸出的SPWM波進行濾波，逆變器控制器23實現(xiàn)控制算法及執(zhí)行并聯(lián)控制調(diào)節(jié)操作。
[0071]整流器控制器22、逆變器控制器23、并機及通訊控制器24，采集并計算向相應(yīng)的模塊接口提供相應(yīng)的控制信號。整流器控制器22主要負責(zé)對整流器及相應(yīng)的部件進行控制操作；逆變器控制器23主要負責(zé)對逆變器及相應(yīng)的部件進行控制操作，并且執(zhí)行并聯(lián)控制及通訊控制器24發(fā)出的并聯(lián)控制調(diào)節(jié)命令。
[0072]并機及通訊控制器24負責(zé)并機控制算法的實現(xiàn)，模塊運行參數(shù)的采集以及與其他模塊和上位機的通訊工作，在并聯(lián)控制工作狀態(tài)時提供相應(yīng)的控制功能及接口。
[0073]液體冷卻管路模塊5為組合式模塊化變頻器I中的各個變頻器功率單元模塊4-1?4-n提供冷卻液體的流通管路，為實現(xiàn)變頻器功率單元模塊4-1?4-n在運行狀態(tài)下更換，將變頻器功率單元模塊4-1?4-n與冷卻液體管路的連接部分設(shè)計為可快速連接形式。液體冷卻管路模塊5的具體結(jié)構(gòu)將在后面結(jié)合圖9進行詳細說明。
[0074]如圖3所示，可以根據(jù)實際需求按照變頻器功率模塊標(biāo)準(zhǔn)的容量進行靈活的功率配置，即進行變頻器功率模塊組合拓展，其結(jié)構(gòu)包括由輸入輸出配電模塊2、監(jiān)控顯示模塊3和液體冷卻管路模塊5組成的機柜27，機柜27滿足應(yīng)用場合現(xiàn)階段R+r冗余需求(即具有R+r個功率模塊位置)，同時也滿足日后應(yīng)用拓展X臺功率模塊的要求預(yù)留了位置，在配電、冷卻液等配套方面也有余量。
[0075]在應(yīng)用初期建設(shè)或前期需求時，由R個變頻器功率單元模塊28和r個變頻器功率單元模塊29組成的R+r冗余高可靠性組合式模塊化變頻器30，為負載提供電能。
[0076]在應(yīng)用需求提高或后期建設(shè)時，需要增加X個功率模塊擴展模塊化變頻器的容量。此時只需插入X個變頻器功率單元模塊31即可滿足需求，構(gòu)成R+r + X冗余高可靠性組合式模塊化變頻器32。
[0077]此時，如負載需求降低，增加的X個模塊可作為備用模塊使用。還可以不做任何變動，使用R+r + X冗余模塊化變頻器進一步提高模塊化變頻器的可靠性。
[0078]可見，模塊化變頻器在容量拓展方面具有明顯的優(yōu)勢，可根據(jù)需求進行靈活的功率配置。
[0079]其中，R (Rated)表示提供額定負載容量所需的功率單元模塊的數(shù)量；r(redundancy)表示除額定負載容量所需的功率單元模塊的數(shù)量外冗余模塊的數(shù)量；X表示增加的備用模塊的數(shù)量。
[0080]如圖4所示，表示模塊化變頻器的某一模塊發(fā)生故障時，模塊在線熱插拔更換的過程，如當(dāng)故障模塊化變頻器36中的故障模塊37發(fā)生故障時，此時只需將故障模塊37(模塊種類包含監(jiān)控、顯示模塊3和變頻器功率單元模塊4-1?4-n所述模塊)拔出即可。拔出故障模塊后仍在運行的組合式模塊化變頻器38在冗余允許的條件下模塊化變頻器不會因此模塊故障而停機。
[0081]此時將儲備的備用模塊39 (模塊種類包含監(jiān)控、顯示模塊3和變頻器功率單元模塊4-1?4-n所述模塊)插入原位置即可，恢復(fù)后的組合式模塊化變頻器40與故障前沒有任何差別，在此過程中模塊化變頻器的運行不會受到影響。此處，備用模塊39與故障模塊37都是同樣的模塊，為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，沒有差別。
[0082]如圖5所示，為了保證變頻器功率單元模塊4-1?4-n分擔(dān)負載電流，不產(chǎn)生較為嚴重的環(huán)流，最基本的要求就是所有變頻器功率單元模塊4-1?4-n的輸出電壓的頻率、幅值和相位要保持嚴格的一致。即某一變頻器功率單元模塊輸出電壓波形51要與輸出母線50上由其他模塊輸出并聯(lián)構(gòu)成的輸出母線電壓波形52在頻率、幅值和相位上保持嚴格的一致。
[0083]為實現(xiàn)電壓頻率和相位的控制，通過通訊及狀態(tài)信號通訊總線49保證所有變頻器功率單元模塊4-1?4-n，在并聯(lián)控制系統(tǒng)“主機”的統(tǒng)一控制信號下進行同步操作。具體控制過程如下所述:
[0084]通訊及狀態(tài)信號通訊總線49的通訊信號中包含一個頻率同步信號，所有的變頻器模塊都要檢測這個頻率同步信號，并與此同步信號進行鎖相技術(shù)處理，以保證各變頻器功率單元模塊并聯(lián)運行后輸出電壓的頻率相同。即某一變頻器功率單元模塊輸出電壓波形51要與輸出母線電壓波形52在頻率上保持嚴格的一致。
[0085]通訊及狀態(tài)信號通訊總線49的通訊信號中還包含一個輸出電壓過零觸發(fā)信號，所有的變頻器功率單元模塊都需要檢測這個過零觸發(fā)信號，并與此同步信號進行鎖相技術(shù)處理，以保證各變頻器功率單元模塊并聯(lián)運行后輸出電壓的相位相同。即某一變頻器功率單元模塊輸出電壓波形51要與輸出母線電壓波形5其在相位上保持嚴格的一致。
[0086]如圖6所示，通訊總線25選用可靠性較高的CAN總線，該通訊的拓撲結(jié)構(gòu)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。由變頻器功率單元模塊4-1?4-n和監(jiān)控顯示模塊3組成的通信節(jié)點，采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)組成變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)53，該網(wǎng)絡(luò)拓撲的優(yōu)勢在于即使在某一點出現(xiàn)故障，也不會影響整個控制系統(tǒng)通訊，保障系統(tǒng)的正常運行。
[0087]如圖7所示，表示了 R+r冗余變頻供電系統(tǒng)，類似模塊化變頻器與功率模塊之間的關(guān)系，這里將它們之間的關(guān)系及概念延伸拓展到高可靠性變頻供電系統(tǒng)中，將“功率模塊”的概念延伸拓展為“一臺模塊化變頻器”，這樣就組成了圖中所示的R+r冗余變頻供電系統(tǒng)35。
[0088]根據(jù)先前所述，由組合式模塊化變頻器的機柜27，R個變頻器功率單元模塊28和r個變頻器功率單元模塊29，即可組成具備R+r冗余組合式模塊化變頻器30。
[0089]再由上面提及的概念延伸拓展，由R臺組合式模塊化變頻器30組成的R臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)33和由r臺組合式模塊化變頻器30組成的r臺組合式模塊化變頻器供電子系統(tǒng)34，即組成R+r冗余變頻供電系統(tǒng)35。
[0090]其工作過程及控制原理類似于模塊化變頻器的功率模塊并聯(lián)控制，只是這里的基本“單元”由功率模塊拓展為一臺模塊化變頻器。
[0091]如圖8所示，由R+r冗余高可靠性組合式模塊化變頻器30作為類似變頻器功率單元模塊4-1?4-n的角色和概念，通過供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)54，將作為“主機柜”的模塊化變頻器的“并機柜”控制指令送達各個“從機柜”?？刂七^程與模塊化變頻器內(nèi)部“并機”控制相同，只是此處“單元模塊”的概念被做了延伸拓展。
[0092]由此拓展的R + r冗余變頻器供電系統(tǒng)35，在功率容量方面得到了進一步的增加，適合于大功率、高可靠性變頻供電需求。
[0093]如圖9所示，該冷卻管路的設(shè)計原則是快速冷卻管路連接和高可靠性。液體冷卻管路由冷卻總水路43、旁通水路、支水路組成。
[0094]其中冷卻總水路43由輸入總水路閥門41、輸入總水路安裝法蘭42、流量傳感器47和輸出總水路安裝法蘭48組成，為各支水路提供總水路開關(guān)、流量測量并提供安裝接口。
[0095]旁通水路主要由旁通閥門45控制，用于安裝過程中管道沖洗等作業(yè)。
[0096]支水路由功率模塊冷卻水支路閥門44和雙封閉快速連接器46組成，模塊的冷卻水輸入、輸出支路各有一組。雙封閉快速連接器46為雙封閉快速連接器，可為功率模塊的支水路和主水路之間提供快速的水路連接，并且具備雙封閉特性，在連接器插頭拔出和插入的過程中不會有冷卻液流出。為了進一步提高支水路的可靠性在模塊的冷卻水輸入、輸出支路各增加了一個功率模塊冷卻水支路閥門44，進一步保證在冷卻水路快速連接器插拔時的封閉特性并且提供了各支水路的開關(guān)控制功能。這樣就實現(xiàn)了液體冷卻管路的快速連接，進一步提高了管路系統(tǒng)的可靠性。
[0097]只有在變頻器功率單元模塊4-1?4-n選用液體冷卻方式時，液體冷卻管路模塊5將會在模塊化變頻器中應(yīng)用。如變頻器功率單元模塊4-1?4-n選用強制風(fēng)冷的冷卻方式時，模塊化變頻器不需要液體冷卻管路模塊5。
[0098]本實用新型中的每個變頻器中包含多個相同的功率單元模塊，而且變頻器中還存在功率單元模塊的擴展空間，變頻器中的冗余功率單元模塊大大提升了變頻器的可靠性，由多臺上述變頻器并機即可組成高可靠性的供電系統(tǒng)。而且本實用新型中的液體冷卻系統(tǒng)也實現(xiàn)在運行狀態(tài)下的更換，提高了操作性和穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種組合式模塊化變頻器，包括輸入輸出配電模塊(2)、監(jiān)控顯不模塊(3)和液體冷卻管路模塊(5)，其特征在于:還包括由多個相同變頻器功率單元模塊(4-1?4-n)構(gòu)成的R+r冗余組合式模塊化變頻器或者構(gòu)成R+r+X冗余組合式模塊化變頻器，所述的變頻器功率單元模塊(4-1?4-n)和監(jiān)控顯示模塊(3)之間通過通訊總線(25)、狀態(tài)信號總線(26)實現(xiàn)通訊，變頻器功率單元模塊(4-1?4-n)、監(jiān)控顯示模塊(3)、通訊總線(25)組成模塊化變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)(53 )，實現(xiàn)冗余并聯(lián)均流控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式模塊化變頻器，其特征在于:所述輸入輸出配電模塊(2)與各模塊間通過輸入電氣快速接頭(7)和輸出電氣快速接頭(19)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式模塊化變頻器，其特征在于:變頻器功率單元模塊(4-1?4-n)中包括變頻器功率單元模塊主回路(6)和變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)(20);所述的變頻器功率單元模塊主回路(6)包括依次連接的輸入電氣快速接頭(7)、輸入空氣開關(guān)(8)、輸入電抗器(9)、直流母線預(yù)充電器(10)、輸入電流傳感器(11)、整流主功率器(12)、直流母線電容(13)、逆變器主功率器(14)、輸出濾波電感電容(15)、輸出電流傳感器(16)、輸出繼電器(17)、輸出空氣開關(guān)(18)和輸出電氣快速接頭(19);所述的變頻器功率單元模塊控制系統(tǒng)(20)包括控制及通訊信號快速接頭(21)、對整流器進行控制的整流控制器(22)、對逆變器進行控制的逆變控制器(23)、并機調(diào)節(jié)的并機及通訊控制器(24)、實現(xiàn)通訊的通訊總線(25)和狀態(tài)信號總線(26)，變頻器功率單元模塊(4-1?4-n)具有冗余擴展功能，并且在不停機的情況下快速更換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式模塊化變頻器，其特征在于:所述的液體冷卻管路模塊(5 )由冷卻總水路(43 )、旁通水路、支水路組成,其中，其中冷卻總水路(43 )由輸入總水路閥門(41)、輸入總水路安裝法蘭(42 )、流量傳感器(47 )和輸出總水路安裝法蘭(48 )組成，為各支水路提供總水路開關(guān)、流量測量并提供安裝接口 ；旁通水路由旁通閥門(45)控制，用于安裝過程中管道沖洗等作業(yè)；支水路由功率模塊冷卻水支路閥門(44)和雙封閉快速連接器(46 )組成,模塊的冷卻水輸入、輸出支路各有一組。
5.按照權(quán)利要求1所述的組合式模塊化變頻器組成的變頻供電系統(tǒng)，其特征在于:包括多個相同的組合式模塊化變頻器(I)組成的R臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)(33)、r臺組合式模塊化變頻器供電系統(tǒng)(34)，由通訊總線(25)和狀態(tài)信號總線(26)組成的供電系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)(54)將多個組合式模塊化變頻器(I)連接，實現(xiàn)R+r冗余變頻供電系統(tǒng)。
【文檔編號】H02M5/458GK203984250SQ201420362206
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】彭樹文, 韓山嶺, 王偉強, 魏振 申請人:核工業(yè)理化工程研究院