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一种 电压等级可拓展的级联式防爆变频器

阅读：878发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，包括一个或一个以上的防爆变频器；防爆变频器由防爆壳体及设置于防爆壳体中的缓冲回路、移相变压器、级联单元和可拓展型控制器组成，防爆壳体上设置有输入电缆连接器、输出电缆连接器、预留级联电缆连接器、预留电源电缆连接器和拓展用信号接口。本发明的级联式防爆变频器，可根据矿用生产设备的功率，选取1个、2个或者2个以上的防爆变频器进行级联，可形成3.3kV、6kV或10kV电压等级输出的变频器，解决了利用变频器加升压变压器所导致的损耗增加和无法全频段调节的技术问题，以及高压防爆变频器中注塑型移相变压器副边绕组组别少的问题，最终实现单元串联多电平技术在防爆变频器产品中的拓展应用。，下面是一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器，包括一个或一个以上的防爆变频器；其特征在于：防爆变频器由防爆壳体（11）及设置于防爆壳体中的缓冲回路（4）、移相变压器（5）、级联单元（12）和可拓展型控制器（9）组成，防爆壳体上设置有输入电缆连接器、输出电缆连接器、预留级联电缆连接器、预留电源电缆连接器和拓展用信号接口（10），输入电缆连接器的三相接线端记为A相、B相、C相，输出电缆连接器的三相接线端记为U相、V相、W相，预留级联电缆连接器的三相接线端记为R相、S相、T相，预留电源电缆连接器的三相接线端记为A'相、B'相、C'相；
输入电缆连接器的三相接线端经缓冲回路（4）接于移相变压器（5）的一次侧绕组上，移相变压器二次侧绕组的输出接于级联单元（12）上，级联单元的控制端与可拓展型控制器的输出端相连接，级联单元的输出端与输出电缆连接器和预留级联电缆连接器的三相接线端均相连接，可拓展型控制器与拓展用信号接口相连接。
2.根据权利要求1所述的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，其特征在于：所述防爆变频器的数量为2个，分别记为第一防爆变频器（19）和第二防爆变频器（20），第一防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第二防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第一防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第二防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接，第一防爆变频器的拓展用信号接口与第二防爆变频器的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第二防爆变频器的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口。
3.根据权利要求1所述的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，其特征在于：所述防爆变频器的数量为3个，分别记为第一防爆变频器（19）、第二防爆变频器（20）和第三防爆变频器（21），第一防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第二防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第一防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第二防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接；第二防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第三防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第二防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第三防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接；
第二防爆变频器的拓展用信号接口与第一防爆变频器和第三防爆变频器的拓展用信号接口均相连接，第一防爆变频器的拓展用信号接口与第三防爆变频器的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第三防爆变频器的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口。
4.根据权利要求1或2所述的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，其特征在于：所述防爆变频器均为10kV工作电压等级。
5.根据权利要求1或2所述的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，其特征在于：所述缓冲回路（4）由接触器KM1和接触器KM2组成，KM2的常开点与电阻R串联后再与KM1的常开点并联后的两端接于输入与移相变压器（5）之间。
6.根据权利要求1或2所述的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，其特征在于：所述防爆变频器上未用到的接线端用符合隔爆要求的盲板进行封堵。

说明书全文

一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种级联式防爆变频器，更具体的说，尤其涉及一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器。

背景技术

[0002] 防爆变频器在矿下的应用越来越广泛，然而与流行的660V/1140V的变频装置比，高电压、大容量电机在应用变频器方面仍然比较薄弱。其大多数仍然采用防爆开关或磁力启动器直接启动，对电网冲击大且易产生故障，且负载调整方式的损耗较大。

[0003] 高压矿用防爆变频器受井下特殊环境等因素的制约，起步晚，在煤炭领域中未能形成产业化，没有得到广泛推广应用。而随着煤矿生产能力的不断提高，大型生产设备单机功率不断增大，普通低压变频器远远无法达到要求，另外通过低压变频器通过变压器进行升压进行带载的方式，占地面积大，含有较大的高次谐波及直流分量，增加了损耗，且无法进行全频率段运行，调节不便；单元串联多电平技术在谐波、效率、功率因数等方面存在诸多优势，且具有对电机等负载绝缘冲击小的特点，适合高电压大功率电动机负载。然而浇铸式水冷移相变压器引线结构复杂，致使变压器整体制作难度大、生产厂家少，该种状况极大的限制了级联式拓扑结构在高压防爆产品中的推广使用。因此考虑多组变压器副边挂载单元进行级联进而解决该难题。

发明内容

[0004] 本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种电压等级可拓展的级联式防爆变频器。

[0005] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，包括一个或一个以上的防爆变频器；其特征在于：防爆变频器由防爆壳体及设置于防爆壳体中的缓冲回路、移相变压器、级联单元和可拓展型控制器组成，防爆壳体上设置有输入电缆连接器、输出电缆连接器、预留级联电缆连接器、预留电源电缆连接器和拓展用信号接口，输入电缆连接器的三相接线端记为A相、B相、C相，输出电缆连接器的三相接线端记为U相、V相、W相，预留级联电缆连接器的三相接线端记为R相、S相、T相，预留电源电缆连接器的三相接线端记为A'相、B'相、C'相；输入电缆连接器的三相接线端经缓冲回路接于移相变压器的一次侧绕组上，移相变压器二次侧绕组的输出接于级联单元上，级联单元的控制端与可拓展型控制器的输出端相连接，级联单元的输出端与输出电缆连接器和预留级联电缆连接器的三相接线端均相连接，可拓展型控制器与拓展用信号接口相连接。

[0006] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，所述防爆变频器的数量为2个，分别记为第一防爆变频器和第二防爆变频器，第一防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第二防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第一防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第二防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接，第一防爆变频器的拓展用信号接口与第二防爆变频器的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第二防爆变频器的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口。

[0007] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，所述防爆变频器的数量为3个，分别记为第一防爆变频器、第二防爆变频器和第三防爆变频器，第一防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第二防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第一防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第二防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接；第二防爆变频器的A相、B相、C相接线端与第三防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第二防爆变频器的U相、V相、W相接线端与第三防爆变频器的R相、S相、T相接线端相连接；第二防爆变频器的拓展用信号接口与第一防爆变频器和第三防爆变频器的拓展用信号接口均相连接，第一防爆变频器的拓展用信号接口与第三防爆变频器的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第三防爆变频器的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口。

[0008] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，所述防爆变频器均为10kV工作电压等级。

[0009] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，所述缓冲回路由接触器KM1和接触器KM2组成，KM2的常开点与电阻R串联后再与KM1的常开点并联后的两端接于输入与移相变压器之间。

[0010] 本发明的电压等级可拓展的级联式防爆变频器，所述防爆变频器上未用到的接线端用符合隔爆要求的盲板进行封堵。

[0011] 本发明的有益效果是：本发明的级联式防爆变频器，可根据矿用生产设备的功率，选取1个、2个或者2个以上的防爆变频器进行级联，可形成3.3kV、6kV或10kV电压等级输出的变频器，由于单个的防爆变频器具有10kV防爆耐压等级，将2个或3个防爆变频器级联后亦满足耐压等级需求，利用防爆变频器中移相变压器具有不同的移相角度，方便实现3.3kV，6kV，10kV电压等级的应用，解决了利用变频器加升压变压器所导致的损耗增加和无法全频段调节的技术问题，最终实现单元串联多电平技术在防爆变频器产品中的拓展应用。
附图说明

[0012] 图1为本发明中3.3kV防爆变频器的电路原理图；图2为本发明中由3个3.3kV防爆变频器构成的10kV防爆级联变频器的电路原理图；
图3为本发明中由2个3.3kV防爆变频器构成的6kV防爆级联变频器的电路原理图；
图4为本发明中由1个3.3kV防爆变频器构成的3.3kV防爆变频器的电路原理图。

[0013] 图中：1输入电缆连接器A相，2输入电缆连接器B相，3输入电缆连接器C相，4缓冲回路，5移相变压器，6输出电缆连接器U相，7输出电缆连接器V相，8输出电缆连接器W相，9可拓展型控制器，10拓展用信号接口，11防爆壳体，12级联单元，13预留级联电缆连接器R相，14预留级联电缆连接器S相，15预留级联电缆连接器T相，16预留电源电缆连接器A'，17预留电源电缆连接器B'，18预留电源电缆连接器C'，19第一防爆变频器，20第二防爆变频器，21第三防爆变频器。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0015] 如图1所示，给出了本发明中3.3kV防爆变频器的电路原理图，其由防爆壳体11及设置于防爆壳体11中的缓冲回路4、移相变压器5、级联单元12和可拓展型控制器9组成，防爆壳体11上设置有输入电缆连接器、输出电缆连接器、预留级联电缆连接器、预留电源电缆连接器，输入电缆连接器的三相接线端分别为A相、B相、C相（其附图标记分别为1、2、3），输出电缆连接器的三相接线端分别为U相、V相、W相（其附图标记分别为6、7、8），预留级联电缆连接器的三相接线端分别为R相、S相、T相（其附图标记分别为13、14、15），预留电源电缆连接器的三相接线端分别为A'相、B'相、C'相（其附图标记分别为16、17、18）。

[0016] 输入电缆连接器的三相接线端经缓冲回路4接于移相变压器5的一次侧绕组上，缓冲回路4由接触器KM2的常开点与电阻R串联后再与接触器KM1的常开点并联形成，工作时，接触器KM2的常开点首先闭合，其回路上的电阻R起到限流作用，然后KM1的常闭点闭合。移相变压器5采用浇铸式水冷移相变压器，移相变压器5二次侧绕组的输出端与级联单元12相连接，移相变压器5的输出端与输出电缆连接器的三相接线端（U相、V相、W相）以及预留级联电缆连接器的三相接线端（R相、S相、T相）均相连接，级联单元12上的控制端与可拓展型控制器9的输出端相连接。输入电源经电缆连接器1、2、3即A/B/C三相端子引入至防爆壳体中，接到缓冲回路4上对后级的移相变压器5及级联单元12进行预充电的处理，单元输出级联后通过6、7、8输出电缆连接器的U、V、W相的接线端子接到后级负载。

[0017] 如图4所示，给出了本发明中由1个3.3kV防爆变频器构成的3.3kV防爆变频器的电路原理图，此时防爆变频器上的预留级联电缆连接器的接线端（R相、S相、T相）以及预留电源电缆连接器的接线端（A'相、B'相、C'相）不用，10kV的输入电源接于输入电缆连接器的三相接线端的A相、B相、C相上，经缓冲回路4输入至移相变压器5的一次侧，在可拓展型控制器9对级联单元12的控制作用下，输出频率可调的3.3kV交流电，以驱使矿用设备工作。

[0018] 如图3所示，给出了本发明中由2个3.3kV防爆变频器构成的6kV防爆级联变频器的电路原理图，其采用两个防爆变频器级联而成，2个防爆变频器分别记为第一防爆变频器19和第二防爆变频器20，第一防爆变频器19的A相、B相、C相接线端与第二防爆变频器20的A'相、B'相、C'相接线端相连接，第一防爆变频器19的U相、V相、W相接线端与第二防爆变频器20的R相、S相、T相接线端相连接，第一防爆变频器19的拓展用信号接口与第二防爆变频器
20的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器19的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第二防爆变频器20的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口，这样在第一防暴变频器19的控制作用下，可输出6kV电压等级的交流电，以供矿用设备工作。

[0019] 如图2所示，给出了本发明中由3个3.3kV防爆变频器构成的10kV防爆级联变频器的电路原理图，所示的3个防爆变频器分别记为第一防爆变频器19、第二防爆变频器20和第三防爆变频器21，第一防爆变频器19与第二防爆变频器20的连接与图3中的相同，第二防爆变频器20的拓展用信号接口与第一防爆变频器19和第三防爆变频器21的拓展用信号接口均相连接，第一防爆变频器19的拓展用信号接口与第三防爆变频器21的拓展用信号接口相连接；第一防爆变频器19的A'相、B'相、C'相接线端作为输入电源接口，第三防爆变频器21的U相、V相、W相接线端作为输出电源接口，可输出10kV电压等级的交流电，以供矿用设备工作。

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