[发明专利]用于分布式采煤机调速系统的牵引设备

说明书

本发明公开了一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备，其包括变压电抗直流供电装置、至少两个一体机以及水冷装置。变压电抗直流供电装置包括变压器和整流回馈单元，整流回馈单元与变压器之间不设置电抗器；一体机包括逆变单元和牵引电机。水冷装置包括导热铜板和水冷板。导热铜板与逆变单元的IGBT模块贴合。水冷板与导热铜板贴合，水冷板为钢材料的水冷板，水冷板所能承受的水压大于或者等于3MPa。本公开的实施例中省略了整流回馈单元中的电抗器，可以显著降低损耗；通过水冷装置中的水冷板以及导热铜板的配合，可以显著提高水冷装置的横向温升散热能力，以解决IGBT模块的散热问题，确保该牵引设备稳定工作。

技术领域

本发明属于分布式采煤机调速系统技术领域，尤其涉及一种用于分布式采煤机调速系统的牵引设备。

背景技术

传统的采煤机牵引电机调速系统主回路100的拓扑结构如图1所示。牵引设备100包括变压器101、第一变流器102、第二变流器103、第一牵引电机113以及第二牵引电机114。其中，变压器101的原边111与交变电流源120(例如电网)电连接，变压器101的副边112分别与第一变流器102以及第二变流器103电连接。第一变流器102与第一牵引电机113电连接，第二变流器103与第二牵引电机114电连接。其中，第一变流器102包括第一电抗器108、第一电阻R1、第二电阻R2、第一整流回馈单元104以及第一逆变单元105。第二变流器103包括第二电抗器109、第三电阻R3、第四电阻R4、第二整流回馈单元106以及第二逆变单元107。第一逆变单元105中设置有第一电容C1。第二逆变单元106中设置有第二电容C2。应当理解，第一整流回馈单元104包括IBGT(绝缘栅双极型晶体管)模块115，IBGT模块115包括IGBT以及续流二极管，其中，C表征IGBT的集电极，G表征IGBT的栅极，E表征IGBT的发射极。应当理解，第一逆变单元105等也包括IBGT模块。

采煤机牵引电机调速系统主回路100存在以下不足之处：

1、在主回路100中，变压器101到第一电抗器108以及第二电抗器109总共需要六条主回路电缆。对应于六条主回路电缆需要设置12只转接端子，需要占据较大的空间。而且，主回路电缆数量过多，需要更多空间来布线。这些对于有限空间结构而言，存在诸多困难。进一步地，每个变流器回路都需要添加磁环和EMC(电磁兼容性)滤波器来处理EMC干扰。

2、主回路100需要两套回馈电抗器，例如第一电抗器108和第二电抗器109，以及两套预充电回路，例如第一电阻R1和第二电阻R组成的预充电回路，以及第三电阻R3和第四电阻R4组成的预充电回路。因此，主回路100所需的元器件较多，这降低了整个主回路拓扑结构。

为了解决上述不足，现有技术中还提出了如图2所示的主回路200的拓扑结构。其中，两个逆变单元共用一个整流回馈单元，整流回馈单元采用PWM(脉冲宽度调制)调制整流方式，也就是整流主控板调制Ur、Us、Ut三相电压，在电抗器208两端形成电压差，最终形成电流Ir、Is、It，这里控制三相电流的相位与UR、US、UT一致，即可以实现整流回馈单元与交变电流源120之间的双向能量流通。主回路200的拓扑结构的缺点在于：

1、无论整流回馈单元工作在电动状态还是回馈状态，都是采用PWM整流方式，因此，IGBT的导通损耗以及开关损耗较大，该部分损耗占总功率的1％左右。因为IGBT所占的损耗较大，所以，针对IGBT的散热处理难度较大。

2、电抗器208作为回馈电抗器，其两端电压不应相互影响，因此，电抗器208的电感量需要足够大，以实现电抗器208两端电压的隔离。理论上，电抗器208的最小电抗率为6％。但是，在实际应用中，为了保证主回路200可靠地工作，电抗器208的电抗率通常为8％。应当理解，电抗率越大，则相应的电抗器208的体积、成本以及损耗都会显著增加。根据实际检测数据，在主回路200中，在电抗器208的电抗率为8％时，电抗器208的铁损和铜损总和占总功率的1％左右。

发明内容