[实用新型]一种矿用大功率三电平变频调速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变频调速装置，尤其是一种矿用大功率三电平变频调速装置 

背景技术

由于矿用变频器不仅能解决大功率电机高精度的转矩控制，实现大功率电机的软起、软停和过程控制，多机联动时的功率平衡，同时在四象限运行时能实现再生制动和能量回馈、节能减排、净化环境，提高生产安全性和延长设备使用寿命诸方面均有积极作用。因此，随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高，矿用变频器在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调速应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗作用。为此，表明矿用变频器在煤矿井下已得到广泛的应用。 

然而，现在普遍采用的矿用变频器为二电平控制结构，调制方式采用正弦波脉宽调制，所用的IGBT器件，经过交-直-交变换后，变频器输出已不是完全的正弦波，存在着高次谐波，即此种变频器因二电平控制结构，其整流输出为六脉波，故输入侧除3次、5次谐波被抑制外，其7次以上谐波仍对电网干绕很大，甚至干扰煤矿井下安全生产监测监控系统的正常工作。 

因此，如何既消除煤矿井下功率器件供电装置产生的谐波干扰问题，同时又能保证煤矿井下供电系统的使用安全性，就成为相关行业技术人员需要努力设法解决的一个实际课题。 

实用新型内容

本实用新型发明的目的：旨在提出一种矿用大功率三电平变频调速装置，克服现有“二电平控制系统”的缺陷。 

这种矿用大功率三电平变频调速装置，包括主回路电源检测电路、控制电源和正弦波滤波器，控制电源由整流单元和逆变单元及输出正弦波滤波器组成，其特征在于：整流单元与隔爆型变压器输入与逆变单元输出的中心点零位同时经一高阻值的电阻直接接地。 

采用以上技术方案提出的这种矿用大功率三电平变频调速装置，可达到十二脉波效果，既克服了目前普遍使用的二电平系统装置存在的缺陷和不足，同时又可使三电平变频器的工作性能完全符合国家《煤矿安全规程》中的相关规定，达到保证设备和人员两安全的目的。 

附图说明

附图为本实用新型的地装置的电路结构图。 

图中：1-主回路电源检测电路  2-控制电源  2-1整流单元  2-2逆变单元  3-正弦波滤波器 

具体实施方式

如图所示的这种矿用大功率三电平变频调速装置，它是对目前广泛使用的二电平控制装置的一种改进。这种三电平控制装置，包括主回路电源检测电路1、正弦波滤波器3、控制电源2，控制电源由整流单元2-1和逆变单元2-2组成，其特征在于：整流单元2-1与隔爆型变压器输入与输出的中心点零位同时经一高阻值分电路直接接地。 

根据以上技术方案提出的这种技术方案，既继承了“两电平控制”的优 点，又克服了它使用中存在的一些缺陷。其解决方案是： 

1)将隔爆型变压器三绕组采用DYN11型式，其输入与输出的中性点经一高阻值电阻后接地，阻值满足《煤矿安全》规程规定的和GB3836.1～2-2000的要求； 

2)矿用隔爆兼本质安全型三电平变频调速装置的整流输入，由三绕组变压器的二次输出绕组分别接入一组三相桥式二极管整流器，形成十二脉波的多重化输入方式，两组整流电路相串联，并且整流桥的中性点与中间环节的电容的中性点相连，这样直流环节的两组串联电容各分别由变压器的二次绕组(及其整流桥)供电，所以不存在中点电压飘移的问题。这样做既保证了三电平变频器的可靠工作，又保证了煤矿生产和人员安全。 

由于三电平变频器相对于传统二电平而言，它可以使主开关器件的电压降低一半。由于其输出多了一个电平，就可以使du/dt降低一半，从而使输出电压谐波减小，电动机的温度大大降低，所有这些优点，特别适合于煤矿井下1140V以上大容量的调速系统。 

此外，三电平变频器的整流电路为十二脉波整流电路，其输入变压器为三绕组，二次绕组采用D和Y接法，两组二次绕组对应线电压之间的相位差为π/6，从而使整流后的电压波形具有十二个脉波，有效降低了整流器产生的谐波电流；若输出侧同时配置正弦波滤波器，则可以完全消除整流器产生的谐波。 

综上所述，可以看出三电平式变频器具有以下优点： 

1)结构简单，体积小； 

2)与二电平相比，采用同样电压等级，器件可以实现2倍以上的电 压输出； 

3)降低电极的共模电压； 

4)降低对电网的共模干扰； 

5)能方便地实现能量的双向流动和电机的四象限运行； 

6)与两电平相比，输出du/dt降低一半；