一种兼顾多输出电压等级的大容量防爆变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大容量防爆变频器，具体是涉及一种适用于煤矿井下环境的两种电压等级的大容量防爆变频器。
【背景技术】
[0002]已知煤炭石化等行业，其生产场合属于爆炸性环境，如有爆炸性气体、蒸汽或粉尘，在此环境下工作的变频调速装置，要求具备防爆性能；目前煤矿井下主流电压等级为660 V或1140V，而井下应用的变频器不具备兼顾两种电压等级的能力，变频器只能输出一种电压等级，即660V或1140V ;煤矿井下的负载具有多样性，如胶带输送机、水泵、乳化液泵等，要求重载启动，频繁调速，因此，要求变频调速设备具有较高的兼容性；现在主流的主电路拓扑如图1所示，变频器主回路包括断路器、三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器等；徐州中矿大传动与自动化有限公司申请的《一种大功率三电平防爆变频器》发明专利提出了一种大功率三电平防爆变频器，包括3个相同的单元组件、载重导轨和后盖，每个单元组件包括功率单元、母线、主电容、补偿电容和散热器，功率单元等间距的分布在散热器的基板上，且与散热器的基板固定连接，母线包括交流侧和直流侧，交流侧与功率单元连接，直流侧通过螺栓固定在主电容的接线柱上，母线的交流侧和直流侧之间通过铜牌用螺栓连接，补偿电容与功率单元连接，且安装在母线的交流侧上，各单元组件之间通过母线的直流侧的铜牌连接。有益效果是一旦出现故障或损坏时，只需更换相应的单元，能最大限度的减少设备维护对正常生产带来的影响。英威腾电气股份有限公司申请的《防爆变频器机芯以及防爆变频器》实用新型专利公开了防爆变频器机芯以及防爆变频器，包括:一背板；安装在所述背板上，用于将输入的三相交流电转化为直流电的一整流单元；安装在所述背板上，用于将输入的直流电转化为三相交流电的一逆变单元；安装在所述背板上，主要用于滤波储能的一电容组件；其中，所述电容组件位于所述整流单元和逆变单元之间，所述整流单元、逆变单元和电容组件排列在所述背板的同一面上并紧密相连，该发明提供的技术方案能够有效减小防爆变频器机芯的体积。上述防爆变频器的输出电压均为单一电压等级，对于同时使用660VU140V的井下场合，需要配备两种电压等级的防爆变频器，因此，防爆变频器的通用性不强。现有防爆变频器一般使用风冷，冷却效率较低，因此，变频器容量较小。现有防爆变频器结构较复杂，给维护工作带来一定的不变。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述的不足，而提出的一种输出两种电压等级，且容量不变，适应井下多种负载，可以提高生产设备的兼容性，冷却效率高，防爆变频器容量大，采用模块化设计方案，方便组装和维护的大容量防爆变频器。
[0004]本发明的技术解决方案是:变频器的四象限整流单元的输入端与输入电抗器连接，输出端与三个逆变单元的输入端连接，三个逆变单元的输出端分别与输出电抗器连接，三个逆变单元的输出端连接有将三个逆变单元星形连接的星形变换接触器，以及将三个逆变单元三角形连接的三角形变换接触器。
[0005]本发明的技术解决方案中所述的三个逆变单元均是单相逆变单元。
[0006]本发明的技术解决方案中所述的四象限整流单元和一个逆变单元组成一个功率模块，另两个逆变单元组成另一个功率模块；所述的两个功率模块设在变频器内的两个内腔中的B腔内。
[0007]本发明的技术解决方案中所述的星形变换接触器和三角形变换接触器安装在两个功率模块下方的底板上，与两个功率模块之间采用电缆连接。
[0008]本发明的技术解决方案中所述的输出电抗器和输入电抗器设在变频器内的两个内腔中的A腔内。
[0009]本发明的技术解决方案中所述的固定输出电抗器和输入电抗器的A腔中设有进水管和出水管。
[0010]本发明的技术解决方案中所述的一个四象限整流单元和三个逆变单元采用共直流母线的工作方式。
[0011]本发明的技术解决方案中所述的两个功率模块均采用低电感母排连接。
[0012]本发明具有如下优点:
1、防爆变频器的三个逆变单元输出端能够进行星形接法、三角形接法的变换，能够兼顾两种电压等级，即1140V电压或660V电压，可以适合不同电压等级的负载；
2、防爆变频器输出1140V电压或660V电压时，容量保持不变；
3、各个功率模块的主回路相对独立，一个整流单元和三个逆变单元采用共直流母线工作方式；整个变频器实行模块化设计，易于维护；
4、采用水冷的冷却方式，散热效率高，防爆变频器输出容量大；
5、对于防爆变频器三个逆变单元输出端的星形接法、三角接法两种接法，共用一个输出电抗器，电路结构简单可靠。
【附图说明】
[0013]图1是已有技术的电原理图。
[0014]图2是本发明的电原理图。
[0015]图3是本发明的内部结构图。
[0016]图4是图1中功率模块6的结构图。
[0017]图5是图1中功率模块4的结构图。
[0018]图6是图1中功率模块6的电原理图。
[0019]图7是图1中功率模块4的电原理图。
[0020]图8是图2中输出端星形连接的电原理图。
[0021]图9是图2中输出端三角形连接的电原理图。
【具体实施方式】
[0022]如图2所示,本发明包括逆变单元1、逆变单元2、逆变单元3、四象限整流单元5、输出电抗器7、星形变换接触器8、三角形变换接触器9、输入电抗器10 ;四象限整流单元5的输入端上连接有输入电抗器10，三个逆变单元1、2、3的输入端与四象限整流单元5的输出端连接，三个逆变单元1、2、3的输出端分别与输出电抗器7连接；三个逆变单元1、2、3的输出端连接有将三个逆变单元1、2、3星形连接的星形变换接触器8，以及将三个逆变单元1、2、3三角形连接的三角形变换接触器9，三个逆变单元1、2、3均是单相逆变单元，三个逆变单元1、2、3输出的单相电压之间相互错角120° ;本发明中，输出电抗器7的作用是:三个逆变单元1、2、3星形连接或三角形连接时，都能抑制变频器输出的du/dt ;在三个逆变单元1、2、3三角形连接时，还能抑制三个逆变单元1、2、3之间的环流，输出电抗器7只需要一个，而不需要三角形连接或星形连接时分别设置一个电抗器。四象限整流单元5、逆变单元I组成功率模块6，逆变单元2和逆变单元3组成功率模块4 ;功率模块4和功率模块6分别配置了一个控制盒，控制盒中放置控制器；通过星形变换接触器8、三角形变换接触器9可以改变三个逆变单元1、2、3的连接方式，得到两种输出电压，即星形变换接触器8合闸、三角形变换接触器9分闸，三个逆变单元1、2、3输出端为星形连接，变频器输出1140V电压；星形变换接触器8分闸、三角形变换接触器9合闸，三个逆变单元1、2、3输出端为三角形连接，变频器输出660V电压。三个逆变单元1、2、3星形连接输出1140V电压或三角形连接输出660V电压时，防爆变频器的输出容量保持不变。
[0023]如图3所示，本发明的变频器的内部结构是，防爆柜体内部设有一块隔离板15，将柜体内部空腔分隔为两个内腔，即A腔和B腔，隔板15具有一定的隔热功能，两个内腔之间的发热互不干扰。同时，隔板15具有一定的电磁隔离作用，隔板15与防爆壳体一起组成了电磁屏蔽空间，两个内腔之间无电磁干扰；本发明的输出电抗器7和输入电抗器10放置于A腔，可以避免两个电抗器工作时产生的高温影响到其它器件的正常工作；两