一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，包括底部基座、前柜體、后柜體以及散熱冷卻裝置；前柜體與后柜體的結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，前柜體與后柜體拼裝成一體化柜體，共同固定在底部基座上；散熱冷卻裝置固定在前柜體與后柜體所形成的一體化柜體的頂部。該裝置集高壓進(jìn)出柜、變壓器柜、功率單元模塊、控制柜以及散熱冷卻裝置為一體，具有占地小、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場安裝調(diào)試方便、后期維護(hù)方便、運(yùn)行可靠性高。
【專利說明】一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高壓變頻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的開通關(guān)斷作用，將共頻電變換化成頻率可調(diào)的電能逆變器。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，作為一種新型的節(jié)能產(chǎn)品，高壓變頻器被廣泛地用于火力發(fā)電廠、石油、化工、自來水、礦山及冶金等眾多行業(yè)內(nèi)高壓電機(jī)調(diào)速、節(jié)能、軟啟動及智能化控制。
[0003]高壓變頻器屬于大型電力電子傳動設(shè)備，其主要安裝在室內(nèi)，對安裝環(huán)境的溫度、濕度、粉塵含量等均有嚴(yán)格的要求。高壓變頻器的功率轉(zhuǎn)換是有損耗的，其效率高達(dá)96%以上，其余4%主要以熱量形式散發(fā)，因此高壓變頻器在運(yùn)行的過程中對環(huán)境產(chǎn)生持續(xù)加熱作用。如果不能將高壓變頻器產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶走，就會形成熱量積累效應(yīng)，導(dǎo)致高壓變頻器所處的環(huán)境溫度逐步升高，最終會導(dǎo)致高壓變頻器某些部件自身過熱而保護(hù)跳系統(tǒng)主開關(guān)斷路器，將嚴(yán)重危及設(shè)備及生產(chǎn)安裝。
[0004]目前，高壓變頻器是由旁路柜、變壓器柜、功率單元模塊柜及控制柜四部分組成，高壓變頻器采用風(fēng)道強(qiáng)迫空氣循環(huán)或房間密閉空調(diào)制冷方式進(jìn)行散熱。其中，旁路柜主要是方便用戶接進(jìn)出高壓鎧狀電纜，內(nèi)部安裝滿足用戶要求的高壓隔離開關(guān)、高壓真空接觸器。當(dāng)變頻器退出運(yùn)行時(shí)，通過旁路柜將電機(jī)投入工頻電源運(yùn)行，以保證生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。變壓器柜內(nèi)安裝高隔離變壓器，副邊多繞組輸出，為功率單元模塊提供獨(dú)立的移相電源，能夠大大改善網(wǎng)側(cè)電流波形，降低設(shè)備對電網(wǎng)諧波干擾。功率單元模塊柜內(nèi)安裝有模塊化、可以互換的功率單元，便于生產(chǎn)及維護(hù)；其中功率單元的數(shù)量取決于輸出電壓的等級。通常，6KV系統(tǒng)的功率單元模塊柜由18個功率單元組成，每6個功率單元串聯(lián)成一相，三相Y接；1KV系統(tǒng)的功率單元模塊柜由27個功率單元組成，每9個功率單元串聯(lián)成一相，三相Y接。控制柜內(nèi)安裝有二次控制器件及控制器，用于實(shí)現(xiàn)空間矢量控制和與功率單元之間光纖通訊，需要與高壓器件完全隔離控制。另外，控制柜內(nèi)安裝對外控制及通訊接口，以滿足不同現(xiàn)場運(yùn)用要求。
[0005]由于組成高壓變頻器的柜體多，而且每一部分都相互對立，在廠調(diào)試后需要拆卸各個柜之間的連接線，在現(xiàn)場又重新接各個柜之間的連接線及重復(fù)做各個柜之間檢驗(yàn)測試，因此占地面積大:6KV輸出120A的變壓器柜長1900mm、功率單元模塊柜長1700mm、控制柜柜長500mm、柜子深度為1280mm、柜子高度為2650mm ；10KV輸出120A的變壓器柜長2100mm、功率單元模塊柜含控制柜長2600mm、控制柜柜長500mm、柜子深度為1280mm、柜子高度為2650mm。此外，如果高壓變頻器采用風(fēng)道強(qiáng)迫空氣循環(huán)散熱，雖然投入成本低，但長期運(yùn)行后系統(tǒng)內(nèi)部必然造成大量積灰，維護(hù)工作量大，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性將大大降低；如果采用房間密閉空調(diào)制冷方式散熱需要投入冷卻設(shè)備成本也高，空調(diào)長期運(yùn)行電費(fèi)高，而且不節(jié)能環(huán)保。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為解決現(xiàn)有高壓變頻器組裝不方便、占地面積大的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，變壓器與功率單元模塊分別安裝在兩個柜子內(nèi)且背靠背安裝，集高壓進(jìn)出柜、變壓器室、功率單元模塊室、控制柜以及散熱冷卻裝置為一體，具有占地小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝及維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，包括底部基座、前柜體、后柜體以及散熱冷卻裝置；前柜體與后柜體的結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，前柜體與后柜體拼裝成一體化柜體，共同固定在底部基座上；散熱冷卻裝置固定在前柜體與后柜體所形成的一體化柜體的頂部。
[0008]所述前柜體的左側(cè)安裝高壓進(jìn)出線絕緣子，中間安裝固定變壓器，右側(cè)為二次元件控制室。
[0009]所述變壓器采用多層風(fēng)道隔板與柜體四周進(jìn)行密封。其中，風(fēng)道隔板的層數(shù)可根據(jù)容量不同采用一層、兩層及三層等。
[0010]所述后柜體內(nèi)部安裝絕緣骨架，絕緣骨架分上、中、下三層，每層安裝功率單元模塊。
[0011]所述散熱冷卻裝置包括散熱風(fēng)機(jī)、集熱風(fēng)箱、風(fēng)道連接法蘭以及空水冷熱交換器，散熱風(fēng)機(jī)安裝在集熱風(fēng)箱內(nèi)，風(fēng)道連接法蘭安裝在集熱風(fēng)箱與空水冷熱交換器中間，風(fēng)道連接法蘭內(nèi)安裝有防止空水冷熱交換器漏液噴射到變頻器內(nèi)的百葉窗。
[0012]從以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型將高壓進(jìn)出線室、變壓器室、功率單元模塊室、控制室以及冷卻裝置組合為一體的高壓變頻器，其中高壓進(jìn)出線絕緣子、變壓器以及二次控制器件安裝在前柜內(nèi)，而功率單元模塊安裝在后柜內(nèi)，前后兩柜拼接后共同固定在槽鋼基座上，冷卻裝置集成了散熱風(fēng)機(jī)、集熱風(fēng)箱、風(fēng)道連接法蘭和空水冷熱交換器等部件安裝在柜體頂部，冷風(fēng)從變頻器柜體前后柜門進(jìn)入、經(jīng)過變壓器高低壓線圈表面及功率單元模塊的散熱器后再從柜頂散熱風(fēng)機(jī)及空水冷熱交換器排出，該冷卻裝置能夠確保變頻器系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0013]1、變壓器與功率單元模塊分別安裝在兩個柜子內(nèi)且背靠背安裝，集高壓進(jìn)出柜、變壓器室、功率單元模塊室、控制柜以及散熱冷卻裝置為一體，在廠內(nèi)將所有的內(nèi)部一次電纜及二次電纜安裝就序，不需要在現(xiàn)場重新接線、檢查，僅需將與用戶連接的幾根一次電纜、二次電纜及冷卻水管對接即可直接使用。結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、成本低、運(yùn)輸方便、現(xiàn)場調(diào)接線簡單、調(diào)試方便、維護(hù)簡單。
[0014]2、采用功率單元模塊與變壓器共用獨(dú)特散熱冷卻裝置，該冷卻裝置僅需要一定量的冷卻水進(jìn)行循環(huán)散熱，散熱環(huán)保、省電，能夠保證變頻器內(nèi)部清潔，同時(shí)能夠大大提高變頻器的可靠性。
[0015]3、變壓器安裝固定十分方便:方法一，將前柜體從基座上拆除、變壓器安裝就位后可將前柜體平推就位；方法二，柜體不動、拆除頂部散熱冷卻裝置及頂蓋板，將變壓器吊入柜內(nèi)再進(jìn)行固定。為了方便系統(tǒng)內(nèi)部接線，變壓器的外形結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特一一高壓輸入端子、二次出線端子、高壓分接頭以及第三線圈所提供的二次電源接頭均靠近柜門側(cè)，變壓器采用多層風(fēng)道隔板與柜體四周進(jìn)行密封，確保冷風(fēng)在柜頂風(fēng)機(jī)抽風(fēng)的情況下從變壓器高低壓線圈表面流過，風(fēng)道隔板的內(nèi)直徑根據(jù)系統(tǒng)容量發(fā)熱量而定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為前柜體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為后柜體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為散熱原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不局限于此。
[0021]實(shí)施例
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，包括底部基座1、前柜體2、后柜體3以及散熱冷卻裝置4。底部基座I采用槽鋼焊接結(jié)構(gòu)，槽鋼基座I主要承擔(dān)整個變頻器重量，是銜接前后柜體的紐帶。前柜體2與后柜體3結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，采用金屬框架式結(jié)構(gòu)，通過螺絲固定拼裝成一體化柜體，共同固定在底部基座I上，高壓變頻器的柜門2A安裝在前柜體2上；散熱冷卻裝置4采用螺絲固定在前柜體2與后柜體3所形成的一體化柜體的頂部。
[0023]參見圖2，前柜體2的左側(cè)安裝高壓進(jìn)出線絕緣子2D，中間安裝固定變壓器2B，右側(cè)為二次元件控制室2E。前柜體的左側(cè)板預(yù)留與旁路柜拼裝過線的封板孔。變壓器2B外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特:高壓輸入端子、二次出線端子、高壓分接頭以及第三線圈所提供的二次電源接頭均靠近柜門側(cè)，變壓器頂部與底部采用風(fēng)道隔板2C與柜體四周進(jìn)行密封，確保冷風(fēng)在散熱風(fēng)機(jī)抽風(fēng)的情況下從變壓器高低壓線圈表面流過?？偟膩碚f，前柜體2結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，采用整體金屬框架結(jié)構(gòu)，集控制室、變壓器室與高壓進(jìn)出線室于一體，控制室內(nèi)安裝控制器、PLC、UPS、繼電器、接觸器等電器元件以及布局優(yōu)化的二次控制線路。
[0024]參見圖3，后柜體3內(nèi)部安裝SMC材質(zhì)的絕緣骨架3B，絕緣骨架3B分上、中、下三層，每層安裝功率單元模塊3C。每個功率單元模塊背后的通風(fēng)孔根據(jù)安裝位置適配大小，以確保每個功率單元模塊通過的散熱風(fēng)量一致——保證每個功率單元模塊的散熱能力相同。每九個功率單元模塊固定框?yàn)橐唤M:6KV系統(tǒng)采用兩組結(jié)構(gòu)，1KV系統(tǒng)采用三組結(jié)構(gòu)，可先將絕緣骨架3B固定在基座I上，然后再將后柜體3吊裝固定在基座I上，再將絕緣骨架3B與后柜體3進(jìn)行固定。
[0025]如圖1、4所示，散熱冷卻裝置4包括散熱風(fēng)機(jī)4A、集熱風(fēng)箱4B、風(fēng)道連接法蘭4C以及空水冷熱交換器4D。散熱風(fēng)機(jī)4A安裝在集熱風(fēng)箱4B內(nèi)，風(fēng)道連接法蘭4C安裝在集熱風(fēng)箱4B與空水冷熱交換器4D中間，風(fēng)道連接法蘭4C內(nèi)安裝有防止空水冷熱交換器4D漏液噴射到變頻器內(nèi)的百葉窗。變頻器運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量可通過散熱冷卻裝置進(jìn)行熱冷交換，不需要與室外空氣進(jìn)行熱交換，從而能夠確保室內(nèi)環(huán)境清潔，確保變頻器長期可靠運(yùn)行。風(fēng)道連接法蘭4C的百葉窗底部還安裝有接水盤，該接水盤的出口與通向室外排水管連接，在通向室外排水管接口處下面安裝有漏液檢測傳感器。功率單元模塊3C與變壓器2B共用散熱風(fēng)機(jī)4A，通過調(diào)整功率單元模塊3C散熱器背后通風(fēng)口面積的大小以及調(diào)變壓器風(fēng)道隔板內(nèi)直徑的大小來確保每一個功率單元模塊與變壓器都能良好的通風(fēng)散熱。此種散熱方案大大提高了散熱風(fēng)機(jī)的利用率，同時(shí)有效的提高了散熱冷卻裝置的可靠性及變頻器的可靠性。
[0026]此外，前柜體、后柜體的柜門設(shè)置了具有通風(fēng)作用的百葉門以及控制柜門。百葉門上安裝有方便拆卸的通風(fēng)百葉窗，百葉窗內(nèi)安裝防塵過濾網(wǎng)，同時(shí)柜門上安裝防止被隨意打開的電氣五防鎖?？刂乒耖T上安裝有人機(jī)界面，在人機(jī)界面的上方以及下方分別設(shè)置有“高壓輸入指示”、“待機(jī)指示”、“故障報(bào)警”、“漏液報(bào)警”和“啟動按鈕”、“停止按鈕”、“急停按鈕”。
[0027]所述前柜體和后柜體內(nèi)所有帶電體與柜體框架的電氣間隙以及爬電距離均滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，其高壓帶電部與四周分絕緣距離不少于100?150mm。6KV最大輸出電流為120A、可適配1000KW電機(jī)，呈長2250mm、深1580mm、僅安裝散熱風(fēng)機(jī)高2650mm、包含水冷裝置高2860mm的矩形。1KV最大輸出電流為120A、可適配1600KW電機(jī)，呈長2700mm、高2860mm、僅安裝散熱風(fēng)機(jī)高2650mm、包含水冷裝置高2860mm的矩形。其占地面積僅為常規(guī)高壓變頻的68%及64%，有效的解決了安裝空間問題。
[0028]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不限定與此，從事該領(lǐng)域技術(shù)人員在未背離本實(shí)用新型精神和原則下所做的任何修改、替換、改進(jìn)，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，包括底部基座、前柜體、后柜體以及散熱冷卻裝置；前柜體與后柜體的結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，前柜體與后柜體拼裝成一體化柜體，共同固定在底部基座上；散熱冷卻裝置固定在前柜體與后柜體所形成的一體化柜體的頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述前柜體的左側(cè)安裝高壓進(jìn)出線絕緣子，中間安裝固定變壓器，右側(cè)為二次元件控制室。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述變壓器采用多層風(fēng)道隔板與柜體四周進(jìn)行密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述后柜體內(nèi)部安裝絕緣骨架，絕緣骨架分上、中、下三層，每層安裝功率單元模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述散熱冷卻裝置包括散熱風(fēng)機(jī)、集熱風(fēng)箱、風(fēng)道連接法蘭以及空水冷熱交換器，散熱風(fēng)機(jī)安裝在集熱風(fēng)箱內(nèi)，風(fēng)道連接法蘭安裝在集熱風(fēng)箱與空水冷熱交換器中間，風(fēng)道連接法蘭內(nèi)安裝有防止空水冷熱交換器漏液噴射到變頻器內(nèi)的百葉窗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述風(fēng)道連接法蘭的百葉窗底部還安裝有接水盤，該接水盤的出口與通向室外排水管連接，在通向室外排水管接口處下面安裝有漏液檢測傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述前柜體、后柜體的柜門設(shè)置有百葉門以及控制柜門。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述控制柜門上安裝有人機(jī)界面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述底部基座采用槽鋼焊接結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化結(jié)構(gòu)緊湊型高壓變頻器，其特征在于，所述前柜體、后柜體均采用框架式結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02M1/00GK204231176SQ201420671401
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】石本星, 歐俊年, 詹臻堯 申請人:廣州智光電機(jī)有限公司, 廣州智光電氣股份有限公司