專利名稱：一種整體移動式高壓變頻電控裝置的制作方法
技術領域：
本發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：
在礦井基本建設的各動力設備中，提升機電控系統系是由多部分組成，提升機電控系統系統安裝、調試最為復雜、費時，尤其在業主要求建設工期緊的工程中，整個工程前期準備時間其中提升機安裝占據很大的一部分時間，因此怎樣縮短機電安裝時間是許多建井機電技術人員不斷攻克的難題。目前，我國絕大部分礦井提升機調速采用繞線型異步電動機轉子串電阻的交流調速系統(以TKD—A為代表)，這些提升機都是20世紀60年代 70年代的產品，存在以下問題系統功率因數低，啟動電流及切換電流沖擊大，設備運行不平穩，易引起電氣及機械沖擊；控制線路復雜，工作穩定性和可靠性差，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費，且發熱嚴重致使工作環境惡化；電機滑環接觸不良，易引起設備故障，維護工作量及費用高；另外該系統的電氣控制部分均采用板式結構， 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。繞線式異步電機轉子串電阻調速方式通過切換交流接觸器或者可控硅，在電機的轉子回路串入不同阻值的電阻，起到調速運行的作用。根據實際工況不同，一般電阻分成 4-8級，每級設有短接開關，在加速過程中，一般采用轉矩最優的控制方式，即在轉矩-轉速特性中串不同電阻曲線的交叉點處切換短接開關，此方式下，電機在加速過程中能獲得最大的輸出轉矩，且開關動作前后電機的輸出轉矩連續變化。這一控制一般由絞車司機人工實現，也有系統用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矩加速過程，電機輸出轉矩為 1. 8-2. 1倍額定轉矩；在加速過程中，提升機系統消耗的有功功率在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，絞車司機會適當提高各開關動作時的電機轉速，在電流降至額定電流時切換短接開關，此時電機的輸出轉矩、定子電流和從電網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，電機的輸出轉矩也有所降低，約為1-1. 7倍額定轉矩，且脈動增加，開關動作前后輸出轉矩有大幅跳躍，電機消耗的功率有所下降，但由于加速轉矩較低，加速時間較長，實際加速過程所耗電能并未減少。由于加速轉矩較低，因而此控制方法不適用于重載提升場合。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種整體移動式高壓變頻電控裝置， 縮短安裝時間，節約重復安裝的材料。本發明是以如下技術方案實現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有真空接觸器和限流電阻； 變壓器柜內裝有整流變壓器；功率柜內設有實現變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內設有 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；將上述設備安裝在一個殼體內；功率單元的整流側采用IGBT 三相全橋進行可控整流，中間并聯一濾波和儲能的電解電容，輸出側為4只IGBT組成的H 橋。本發明的有益效果是
1)系統采用整體移動式運輸、安裝方便快捷；內部連線在出廠時已連接，到現場后接入主電源和輸出電源即可投入試驗、調試，縮短安裝時間，節約重復安裝的材料。2)系統運行平穩采用了全數字速度、電流、位置閉環控制使提升機在任意速度下運行穩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，無頓挫現象。3)自動化程度高提升機的啟動、運行、停車過程能實現電機驅動電源的得、失和制動器的自動控制，確保運行安全。4)節能啟動時比電阻啟動方式節電，下放重物時裝置采用回饋制動，具有節能效^ ο5)機械沖擊摩擦小變頻調速系統比串電阻系統更能減小對機械部分的沖擊，串電阻系統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；而變頻調速系統只在停車時間才參與。


下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明主視圖； 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、風扇，16、 進出線孔，17、設備進出孔，18風機孔，19、靜電地板110、絕緣膠墊，111、空調外機，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；殼體1的前面設有透視窗11、活動百頁窗12、固定百頁窗13和柜門14 ；后面設有固定百頁窗13、柜門14、風扇15和進出線孔16 ；左側面設有固定百頁窗13、風扇15和進出線孔16 ；右側面設有排氣扇114和進出線孔16 ；頂板上設有設備進出孔17和風機孔18內部底面設置靜電地板19和絕緣膠墊110和空調外機111，殼體1的側板由兩塊鋼板和設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的內部縱向設有三個擋板112將殼體分隔成四個單元；擋板 112由兩塊鋼板和設置在兩塊鋼板之間的保溫層組成。頂板由兩塊鋼板，設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有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內裝有整流變壓器；功率柜內設有實現變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內設有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備安裝在一個底座上；功率單元的整流側采用IGBT三相全橋進行可控整流，中間并聯一濾波和儲能的電解電容，輸出側為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。整流變壓器將網側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構成變頻器的高電壓輸出。功率單元是整臺變頻器實現變壓變頻輸出的基本單元，每個功率單元都相當于一臺交直交電壓源型單相低壓變頻器。功率單元整流側用IGBT三相全橋可控整流，中間采用電解電容濾波和儲能，輸出側為4只IGBT組成的H橋。 每個功率單元內設DSP高速運算器，進行可控整流算法的運算和控制。由于采用可控整流技術，變頻器的輸入電流具有較高的功率因數(PF > 0. 95)和較低的諧波含量(THD < 4%)。 變頻器主控系統通過光纖統一控制各功率單元的輸出側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。控制柜內設置兩套可編程控制器實現系統的操作和安全保護。主、輔PLC之間相互通訊及監視，操作過程實現雙線控制方式，對提升機運行關鍵的信號(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將能量回饋至電網，工廠內其他設備使用，降低企業整體電耗水平，尤其適合礦井提升等四象限運行工況需要。變頻器采用先進的無速度傳感器矢量控制算法，對電機的磁通和轉矩進行精確的解耦控制，能夠實現零速(抱閘狀態)200%轉矩啟動、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載進行了特殊設計，其輸出過載能力達200%/60秒， 完全滿足現場應用的需要。
權利要求
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有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內裝有整流變壓器；功率柜內設有實現變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內設有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備安裝在一個殼體(1)內；功率單元的整流側采用IGBT三相全橋進行可控整流，中間并聯一濾波和儲能的電解電容，輸出側為4只IGBT組成的H橋。
2.根據權利要求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)的內部縱向設有三個擋板(112)將殼體分隔成四個單元。
3.根據權利要求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)由兩塊鋼板和設置在兩塊鋼板之間的保溫層組成。
4.根據權利要求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)的前面設有透視窗(11)、活動百頁窗(12)、固定百頁窗(13)和柜門(14);后面設有固定百頁窗(13)、柜門(14)、風扇(15)和進出線孔(16);左側面設有固定百頁窗(13)、風扇 (15)和進出線孔(16)；右側面設有排氣扇(114)和進出線孔(16)；頂板上設有設備進出孔 (17)和風機孔(18)；內部底面設置靜電地板(19)和絕緣膠墊(110)和空調外機(111)。
5.根據權利要求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)的側板由兩塊鋼板和設置在兩塊鋼板之間的保溫層組成；頂板由兩塊鋼板，設置在鋼板之間的保溫層和支架(113)組成。
全文摘要
本發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。激磁涌流抑制柜中設有真空接觸器和限流電阻；變壓器柜內裝有整流變壓器；功率柜內設有實現變壓變頻輸出的功率單元；控制柜內設有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；功率單元的整流側采用IGBT三相全橋進行可控整流，中間并聯一濾波和儲能的電解電容，輸出側為4只IGBT組成的H橋。優點是運輸、安裝方便快捷；節能效果好。
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 優先權日2011年11月18日
發明者劉增東, 剛紹連, 孟方, 慶文奎, 楊思臣, 楊曉信, 程志彬, 陶冶 申請人:中煤第五建設有限公司