具体实施方式

实施例1

作为本发明基本实施方式，本发明包括一种同步电机负载换流逆变设备，包括柜体以及安装于柜体内部的调节控制单元1、功率单元3、直流平波电抗器单元5、进线测量单元2以及出线测量单元4。所述调节控制单元1包括主控模块6、输入输出模块7和电源模块。所述主控模块6包括一台高可靠性的控制器，通过光纤和以太网与负载换流逆变设备的各个单元连接，用于整个设备的数据运算和控制。所述输入输出模块7包括数字量模块、模拟量模块及通讯模块，输入输出模块7对内连接主控模块6，对外连接外部控制设备。

所述功率单元3包括功率桥安装支架14、大功率冷却风机10、一组串压结构的三相全控整流桥9和一组与三相全控整流桥9结构相同的三相全控逆变桥22以及主回路铜母排。所述三相全控整流桥9和三相全控逆变桥22布置于同一个柜体，并列安装于功率桥安装支架14上。所述三相全控整流桥9包括串压结构的功率桥模组11。所述串压结构的功率桥模组11的压接形式为“I”字形串压压接。所述直流平波电抗器单元5包括直流平波电抗器17。三相全控整流桥9分别与外部工频电源和直流平波电抗器17连接；三相全控逆变桥22分别与直流平波电抗器17和被驱动同步电机连接，形成完整的起动主回路。所述进线测量单元2以及出线测量单元4分别用于本设备与外部回路的连接及主回路信号测量和保护。

实施例2

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种同步电机负载换流逆变设备，包括柜体以及安装于柜体内部的调节控制单元1、功率单元3、直流平波电抗器单元5、进线测量单元2以及出线测量单元4。根据各单元不同的功能划分进行柜体结构设计，形成模块化柜体，包括调节控制单元柜体、功率单元柜体、直流平波电抗器单元柜体、进线测量单元柜体及出线测量单元柜体。上述模块化柜体并列布置连接为一个整体，即整个柜体的长×宽×高为4000mm×1100mm×2400mm。各模块化柜体可根据设备不同功率容量要求和主回路结构形式进线组合。所述调节控制单元柜体尺寸为800mm×1100mm×2400mm；所述功率单元柜体尺寸为1000mm×1100mm×2400mm；所述直流平波电抗器单元柜体尺寸为1000mm×1100mm×2400mm；所述进线测量单元柜体尺寸为600mm×1100mm×2400mm；所述出线测量单元柜体尺寸为600mm×1100mm×2400mm。

所述调节控制单元1包括主控模块6、输入输出模块7、电源模块、人机交互终端8、电气控制和电气保护设备。所述主控模块6通过光纤和以太网与负载换流逆变设备的各个单元连接，用于整个设备的数据运算和控制。所述输入输出模块7对内连接主控模块6，对外连接外部控制设备。所述电源模块包括双路变压电源、电源隔离卡、电源分配器及端子。所述双路变压电源，电源间相互独立，实现电源的交、直流冗余配置。所述电源隔离卡上端与双路变压电源连接，下端与电源分配器及端子连接，实现电源的电气隔离和保护。所述电源分配器及端子主要用于电源分配。所述人机交互终端8包括一面大尺寸的触摸液晶显示屏，与主控模块6通过以太网连接，用于实现友好的人机交互。所述电气控制和电气保护设备用于接收由功率单元3、直流平波电抗器单元5、进线测量单元2和出线测量单元4传送给主控模块6的各种保护信号；以及实现控制电源监视、环境温度监视、控制元件状态监视和外部回路故障监视。

所述功率单元3包括功率桥安装支架14、大功率冷却风机10、主回路铜母排以及一组串压结构的三相全控整流桥9和一组与三相全控整流桥9结构相同的三相全控逆变桥22。所述三相全控整流桥9和三相全控逆变桥22并列安装于功率桥安装支架14上。所述三相全控整流桥9包括阻容保护器13、脉冲隔离模块、绝缘安装组件、桥堆定位组和串压结构的功率桥模组11。所述串压结构的功率桥模组11的压接形式为“I”字形串压压接。

所述功率单元3的冷却方式采用强迫风冷，所述功率单元3位于功率单元柜体内，所述功率单元柜体分为前室15和后室16，所述前室15通过结构设计形成一个独立密闭空间，整个独立密闭空间形成由晶闸管散热器叶片缝隙作为的进风通道和大功率冷却风机10排风口作为出风通道的冷却风道回路，所述后室16作为前室15的进风通道，与外部环境连通；所述大功率冷却风机10安装在功率单元柜体顶部。

所述直流平波电抗器单元5包括直流平波电抗器17。三相全控整流桥9分别与外部工频电源和直流平波电抗器17连接；三相全控逆变桥22分别与直流平波电抗器17和被驱动同步电机连接，形成完整的起动主回路。所述进线测量单元2以及出线测量单元4分别用于本设备与外部回路的连接及主回路信号测量。

实施例3

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种同步电机负载换流逆变设备，参照说明书附图2，包括柜体以及安装于柜体内部的调节控制单元1、功率单元3、直流平波电抗器单元5、进线测量单元2以及出线测量单元4。所述调节控制单元1包括主控模块6、输入输出模块7、电源模块、人机交互终端8、电气控制和电气保护设备。所述主控模块6包括一台高可靠性的控制器，通过光纤与输入输出模块7、功率单元3、进线测量单元2和出线测量单元4连接，通过硬接线与直流平波电抗器单元5连接，实现负载换流逆变设备的功能控制及保护功能实现。所述输入输出模块7包括数字量模块、模拟量模块及通讯模块。输入输出模块7对内连接主控模块6，对外连接外部控制设备。所述人机交互终端8包括一面大尺寸的液晶触摸显示屏，与主控模块6通过以太网连接，实现包括主回路及关键数据显示、信息记录、录波、参数设定及查询、现地及远方复位等功能。所述电源模块包括双路变压电源、电源隔离卡、电源分配器及端子。所述双路变压电源，电源间相互独立，实现电源的交、直流100%冗余配置；所述电源隔离卡上端与双路电源连接，下端与电源分配器及端子连接，实现电源的电气隔离和保护，所述电源分配器及端子主要用于电源分配。

所述柜体包括并列布置连接为一个整体的调节控制单元柜体、功率单元柜体、直流平波电抗器单元柜体、进线测量单元柜体及出线测量单元柜体。参照说明书附图3，所述功率单元3整体安装于长宽高为1000mm×1100mm×2400mm的功率单元柜体内。所述功率单元3包括一组串压结构的三相全控整流桥9和一组相同结构的三相全控逆变桥22、功率桥安装支架14、一台大功率冷却风机10以及主回路铜母排。

所述串压结构的三相全控整流桥9和相同结构的三相全控逆变桥22，以三相全控整流桥9为例说明如下，参照说明书附图5，所述串压结构的三相全控整流桥9包括 “I”字型功率桥模组11、阻容保护器13和脉冲放大器12。所述“I”字型功率桥模组11，包括压接螺栓、碟形弹簧、压接螺杆、上绝缘柱、上支撑钢垫块、铜排软连接、铝制散热器、大功率晶闸管、下支撑钢垫块、下绝缘柱。所述功率桥模组11正面安装有密封绝缘件，用于冷却风道的约束。整个功率桥模组11的定位通过大功率晶闸管和铝制散热器的定位孔、安装于定位孔之间的定位销以及铝制散热器前后用于定位的绝缘组件实现，具体实施通过模组上部可调节螺栓、蝶形弹簧和压接螺杆等组件，向整个模组施加固定压力，保证整个模组的可靠压接和固定。所述铜排软连接通过扩大铜排端部面积，达到整个桥的稳定以及与铝制散热器的充分接触。所述阻容保护器13包括电容器和电阻器，通过铝制散热器侧面螺纹孔连接，用于抑制尖峰电压、保护大功率晶闸管。所述电容器水平安装于模组两侧框架的绝缘安装板上，电容器与功率单元3之间采用绝缘板隔离。所述电阻器安装于侧壁绝缘板上，安装位置正对风道进风口，以实现电阻的良好散热。所述脉冲放大器12，每个晶闸管独立配置，用于触发脉冲的放大和隔离，脉冲的传输方式采用光传输电触发。

所述功率桥安装支架14由热轧钢材焊接而成，包括横向安装架和纵向安装架。所述横向框架开有安装固定孔和桥堆压接螺纹孔、中性点定位孔。所述螺纹孔成等边三角形分布，其三角形中心与模组中心线重合。所述纵向框架内表面开有绝缘件安装孔，绝缘件将安装架和功率器件隔离。绝缘件前后安装定位绝缘挡块，用于桥堆正向定位。

所述大功率冷却风机10安装于柜体顶部，上抽风冷却结构设计，大功率冷却风机10配置独立工装罩壳，与柜体顶盖连接，螺钉固定。

参照说明书附图6，所述功率单元3从空间上分为前室15和后室16，所述前室15由前门板、功率桥模组11、上顶板和大功率冷却风机10、下密封板，左右密封板形成一个独立密闭空间；整个空间形成由晶闸管散热器叶片缝隙作为进风通道，大功率冷却风机10排风口作为出风通道的冷却风道回路，大功率冷却风机10正常运行后，前室15内形成稳定的负压环境，实现大功率变频器的强迫风冷散热。所述后室16为前室15的进风通道和铜母排安装空间，与外部环境连通。所述铜母排通过绝缘子安装固定于柜体型材上，铜母排均做镀锡处理。所述功率单元3可提供的状态及保护信号包括：风机运行状态、风机投入及退出状态、脉冲故障、晶闸管故障、过温报警、风压继电器动作信号。

参照说明书附图3，所述直流平波电抗器单元5包括直流平波电抗器17、电抗器冷却风机18、温度测量探头及电抗器底座。直流平波电抗器17通过铜母排与三相全控整流桥9及三相全控逆变桥22连接。直流平波电抗器17底部固定于电抗器底座，底座焊接固定于底盘槽钢；直流平波电抗器17四周及顶部采用绝缘板密封，顶部绝缘板开有出风孔，直流平波电抗器17顶部配置电抗器冷却风机18，上抽风结构，电抗器冷却风机18的风筒一端与出风孔连接，另一端与柜体顶部出风通道法兰连接。直流平波电抗器17内部预埋测温元件，用于直流平波电抗器17实时温度检测，配合外部报警回路，实现电抗器的保护。所述直流平波电抗器单元5可提供的保护动作信号包括：电抗器超温报警、电抗器超温跳闸、电抗器风机故障、电抗器温湿度报警。

所述进线测量单元2和出线测量单元4的结构和功能相似，以进线测量单元2为例说明如下，参照说明书附图4，所述进线测量单元2包括回路测量元件20、同步信号采集板21、过压保护装置19及铜排。所述回路测量元件20包括电流及电压互感器，测量元件20的一次侧与铜母排连接，二次侧与进线同步信号采集板21连接，形成测量及电气隔离。所述同步信号采集板21通过光纤与调节测量单元主控器连接，主要实现主回路电压、电流的采集。所述过压保护装置19包括非线性电阻及快速熔断器，装置主回路三角形连接，形成相间过压保护。所述母排主要用于将外部电源接入。所述进线测量单元2可提供的保护动作信号包括：输入电源过压报警及跳闸、过流报警及跳闸、欠压报警及跳闸、过压保护熔断器熔断故障。

参照说明书附图1，电网工频交流电源通过本设备的进线测量单元2进入三相全控整流桥9，通过进入三相全控整流桥9将交流电源整流成直流电源，直流电源经过直流平波电抗器17过滤谐波后进入本设备的三相全控逆变桥22，将直流电源逆变为频率可调的交流电源后通过出线测量单元4输出到同步电机，驱动电机运行，整个设备的控制由调节控制单元1实现。

实施例4

作为本发明又一较佳实施方式，本发明包括一种同步电机负载换流逆变设备的控制方法，其中，所述设备的结构如实施例3中所示，本实施例就不再对该结构进行过多的描述。

所述控制方法具体为：电网工频交流电源通过负载换流逆变设备的进线测量单元2，进入三相全控整流桥9，将交流电源整流成直流电源，直流电源经直流平波电抗器17过滤谐波后进入三相全控逆变桥22，将电源逆变为可变频率的交流电以后通过出线测量单元4输出，配合发电机转子励磁，驱动同步电机运行。在该过程中，调节控制单元1根据同步电机转子的位置和转速信息，按控制策略产生晶闸管控制信号，通过晶闸管的通断控制负载换流逆变设备输出电流（电压）的频率、幅值和相位，根据预先设定的控制方式和控制流程实现同步电机的变频调速。所述控制策略包括对三相全控整流桥9的整流控制、对三相全控逆变桥22的同步逆变控制和对静态励磁系统的励磁控制；所述控制方式包括对同步电机的转速控制、功率控制以及对励磁的恒电流控及恒机端电压控制；所述控制流程包括对同步电机的初始位置检测流程、拖动流程、水洗流程、吹扫流程、连续起动流程、正常停机流程、报警信息处理流程和故障停机流程。所述三相全控整流桥9的整流控制包括三相全控整流桥9的电流调节器和转速调节器组成的双闭环调节；所述三相全控逆变桥22的同步逆变控制是通过脉冲换向、负载换向等控制方式实现自同步逆变控制；所述静态励磁系统的励磁控制，通过控制励磁电流实现转子励磁和机端电压闭环控制。

所述三相全控整流桥9的整流控制，具体实施方法在于：在同步电机起动时，根据预先设定的起动曲线产生转速整定值，通过转速整定值与机组实际转速的比较，将转速偏差作为转速调节器和的输入控制信号，得到控制电流整定值；通过电流整定值和实际电流比较，将电流偏差作为电流调节器的输入信号，最终调整整流器的触发角以控制变频系统回路的运行电流，达到调整转速的目的，使机组快速跟踪转速指令的变化。

所述三相全控逆变桥22的逆变控制，具体实施方法在于：逆变器通过锁相环，实现输入信号与输出信号之间的相位差恒定，使环路锁定，通过不同的换流控制方式确保在不同转速下逆变桥的可靠换流。达到输出电源频率与同步电机转速的同步。

所述同步电机励磁控制，具体实施方法在于：将励磁系统运行在它励控制模式，由同步换流逆变设备控制，实现同步电机励磁电流及机端电压调节。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。