一种矿用直流中压组合式变频调速器

文档序号:703151 发布日期:2021-04-13 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种矿用直流中压组合式变频调速器 (Mining direct current medium voltage combined variable frequency speed regulator ) 是由 王大利 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种矿用直流中压组合式变频调速器,包括控制系统、第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元,所述控制系统的输入端电性连接有电源,所述控制系统的输出端分别与第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元的输入端控制连接。本发明结构简单,设计合理,解决了变频器IGBT功率限制,满足了矿用井上中压直流牵引机车大功率电机使用需要,在主控系统中设置现有功率单元数量,设备可以降容运行,直接甩掉故障单元运行,等待维修后再恢复正常运行,在故障单元屏蔽后,只进行个别参数调整,软件硬件操作都比较简单,对现场维护人员技术水平要求不高,不用像普通一拖一变频器一样再去设置复杂的主从参数。(The invention discloses a mining direct-current medium-voltage combined variable-frequency speed regulator which comprises a control system, a first inversion power unit, a second inversion power unit and a third inversion power unit, wherein the input end of the control system is electrically connected with a power supply, and the output end of the control system is respectively in control connection with the input ends of the first inversion power unit, the second inversion power unit and the third inversion power unit. The invention has simple structure and reasonable design, solves the problem of the power limitation of the IGBT of the frequency converter, meets the use requirement of a high-power motor of a mining on-well medium-voltage direct-current traction locomotive, sets the number of the existing power units in a master control system, can reduce the capacity of equipment to operate, directly throws off the operation of a fault unit, recovers the normal operation after waiting for maintenance, only carries out individual parameter adjustment after the fault unit is shielded, has simpler software and hardware operation and low technical requirement on field maintenance personnel, and does not need to set complex master and slave parameters like the common one-drag-one frequency converter.)

一种矿用直流中压组合式变频调速器

技术领域

本发明涉及矿用调速器设备技术领域,具体为一种矿用直流中压组合式变频调速器。

背景技术

原矿用电机车直流电源交流电机变频调速器,均为低压单体式变频调速器,多用于井下小吨位变频调速机车使用,常用于10T550V、14T550V、20T550V机车等,其低电压、功率小、负载能力有限,不能满足大型矿山井上运输使用,如:中压80T、150T牵引机车等,同时出现故障后设备不能稳定有效地运行,需要进行多个参数调整,软件硬件操作都比较复杂,对现场维护人员技术水平要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用直流中压组合式变频调速器,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种矿用直流中压组合式变频调速器,包括控制系统、第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元,所述控制系统的输入端电性连接有电源,所述控制系统的输出端分别与第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元的输入端控制连接,所述第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元之间并联设置,所述电源的输出端通过控制系统与第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元并联连接。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统采用直-交交流异步牵引电传动系统,所述控制系统中间直流环节和交流异步牵引电动机组成,所述控制系统的牵引变频器采用基于32位高性能DSP芯片高精度转矩DTC控制方案,所述控制系统中设置有预充电装置,所述预充电装置由可控硅和预充电阻组成。

作为本发明的进一步改进,所述第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元的最大功率均为1000KW,所述第一逆变功率单元的输出端电性连接有第一电机组,所述第二逆变功率单元的输出端电性连接有第二电机组,所述第三逆变功率单元的输出端电性连接有第三电机组,所述第一电机组、第二电机组和第三电机组均由两台电机组成。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统包括接地保护单元、过载保护单元、短路保护单元、堵转保护单元和缺相保护单元,所述控制系统包括有过压保护模块和欠压保护模块,使机车的工作电压能达到1200~1880V。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统的输出端控制连接有散热系统,所述散热系统采用热管强制风冷散热方式,所述散热系统运行设计环境为-30度-+45度。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统的输出端分别与第一电机组、第二电机组和第三电机组的输入端控制连接,所述第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元的输出功率分别为第一电机组、第二电机组和第三电机组功率的1.5倍。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统为无极调速,最低可以给定1Hz频率下的速度,牵引电机在1Hz-100Hz频率范围内按调速手柄给定频率大小来增减速度,同时可以设定最高车速。

作为本发明的进一步改进,所述第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元上升的时间设定为45秒,机车在45秒钟后才能达到最高速度。

作为本发明的进一步改进,所述控制系统中的输出端控制连接有故障警报模块和故障自动断路模块,所述故障报警模块由报警灯和蜂鸣器组成。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1、本发明通过设置有控制系统、第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元,第一逆变功率单元、第二逆变功率单元和第三逆变功率单元之间并联设置,设备可以降容运行,出现故障后直接甩掉故障单元运行,等待维修后再恢复正常运行,在故障单元屏蔽后,只进行个别参数调整,软件硬件操作都比较简单,对现场维护人员技术水平要求不高,不用像普通一拖一变频器一样再去设置复杂的主从参数;

2、本发明中控制系统采用直-交交流异步牵引电传动系统,控制系统的牵引变频器采用基于32位高性能DSP芯片高精度转矩DTC控制方案,使机车在相同的粘着条件下具有较强的牵引力,在恶劣环境下适应性强;

3、本发明通过设置有第一电机组、第二电机组和第三电机组,减少多个电机运行之间的速度和转矩差,解决了变频器IGBT功率限制,满足了矿用井上中压直流牵引机车大功率电机使用需要。

附图说明

图1为一种矿用直流中压组合式变频调速器电路图;

图2为一种矿用直流中压组合式变频调速器整体原理框图。

图中:1、控制系统;2、电源;3、预充电装置;31、可控硅;32、预充电阻;4、接地保护单元;5、过载保护单元;6、短路保护单元;7、堵转保护单元;8、缺相保护单元;9、过压保护模块;10、欠压保护模块;11、散热系统;12、故障报警模块;121、报警灯;122、蜂鸣器;13、故障自动断路模块;A、第一逆变功率单元;B、第二逆变功率单元;C、第三逆变功率单元;a、第一电机组;b、第二电机组;c、第三电机组。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

需要说明的是,当元件被称为“固定”、“安装”、“连接”或“设置”有另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上的。需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

作为本发明的进一步改进,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种矿用直流中压组合式变频调速器,包括控制系统1、第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C,控制系统1的输入端电性连接有电源2,控制系统1的输出端分别与第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C的输入端控制连接,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C之间并联设置,电源2的输出端通过控制系统与第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C并联连接。

通过设置有第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C之间并联连接,在主控系统中设置现有功率单元数量,设备可以降容运行,直接甩掉故障单元运行,等待维修后再恢复正常运行,在故障单元屏蔽后,只进行个别参数调整,软件硬件操作都比较简单,对现场维护人员技术水平要求不高,不用像普通一拖一变频器一样再去设置复杂的主从参数;

在本发明的一些实施例中,控制系统1采用直-交交流异步牵引电传动系统,控制系统1中间直流环节和交流异步牵引电动机组成,控制系统1的牵引变频器采用基于32位高性能DSP芯片高精度转矩DTC控制方案,控制系统1中设置有预充电装置3,预充电装置3由可控硅31和预充电阻32组成。

通过采用直-交交流异步牵引电传动系统,控制系统1的牵引变频器采用基于32位高性能DSP芯片高精度转矩DTC控制方案,使机车在相同的粘着条件下具有较强的牵引力,在恶劣环境下适应性强;

在本发明的一些实施例中,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C的最大功率均为1000KW,第一逆变功率单元A的输出端电性连接有第一电机组a,第二逆变功率单元B的输出端电性连接有第二电机组b,第三逆变功率单元C的输出端电性连接有第三电机组c,第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c均由两台电机组成。

通过设置有第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c,减少第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c之间的速度和转矩差,解决了变频器IGBT功率限制,满足了矿用井上中压直流牵引机车大功率电机使用需要;

在本发明的一些实施例中,控制系统1包括接地保护单元4、过载保护单元5、短路保护单元6、堵转保护单元7和缺相保护单元8,控制系统1包括有过压保护模块9和欠压保护模块10,使机车的工作电压能达到1200~1880V。

通过设置有地保护单元4、过载保护单元5、短路保护单元6、堵转保护单元7和缺相保护单元8以及过压保护模块9和欠压保护模块10,能有效的保护电机,具有失压保护功能,控制系统1能在运转中检测到主母线电压降低时会使运转中的发电机变为发电状态,即使在失电的状态下也能维持正常运行;

在本发明的一些实施例中,控制系统1的输出端控制连接有散热系统11,散热系统11采用热管强制风冷散热方式,散热系统11运行设计环境为-30度-+45度。

通过设置散热系统11,工作时变频器产生的热量由风机带走。使变频器的散热问题得到了良好的解决;

在本发明的一些实施例中,控制系统1的输出端分别与第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c的输入端控制连接,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C的输出功率分别为第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c功率的1.5倍。

通过将第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C的输出功率设定为第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c功率的1.5倍,为了减少第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c之间的速度和转矩差;

在本发明的一些实施例中,控制系统1为无极调速,最低可以给定1Hz频率下的速度,牵引电机在1Hz-100Hz频率范围内按调速手柄给定频率大小来增减速度,同时可以设定最高车速。

通过将控制系统设置为无极调速,即使机车在下坡或轻载情况下也不会造成飞车失控现象。此控制系统能避免误操作;

在本发明的一些实施例中,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C上升的时间设定为45秒,机车在45秒钟后才能达到最高速度。

通过设置第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C上升的时间为45秒,能有效的避免突然加速对齿轮的冲击,最大的延长了齿轮的使用寿命;

在本发明的一些实施例中,控制系统1中的输出端控制连接有故障警报模块12和故障自动断路模块13,故障报警模块12由报警灯121和蜂鸣器122组成;

通过设置故障警报模块12和故障自动断路模块13,能够在发生故障时快速发出警报并且断开相应的功率单元。

在本装置中,设置有控制系统1、第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C,第一逆变功率单元A、第二逆变功率单元B和第三逆变功率单元C之间并联设置,设备可以降容运行,出现故障后直接甩掉故障单元运行,等待维修后再恢复正常运行,在故障单元屏蔽后,只进行个别参数调整,软件硬件操作都比较简单,对现场维护人员技术水平要求不高,不用像普通一拖一变频器一样再去设置复杂的主从参数,控制系统1采用直-交交流异步牵引电传动系统,控制系统1的牵引变频器采用基于32位高性能DSP芯片高精度转矩DTC控制方案,使机车在相同的粘着条件下具有较强的牵引力,在恶劣环境下适应性强,同时设置有第一电机组a、第二电机组b和第三电机组c,减少多个电机运行之间的速度和转矩差,解决了变频器IGBT功率限制,满足了矿用井上中压直流牵引机车大功率电机使用需要。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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