高壓變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓變頻器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超大功率高壓變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動機是公認(rèn)的耗電大戶，對它進(jìn)行節(jié)能改造，潛力巨大。要建設(shè)節(jié)約型社會，是我們必須要做的工作內(nèi)容。大力推廣變頻調(diào)速技術(shù)是實現(xiàn)這一目標(biāo)的必要手段，它也是交流電動機節(jié)能改造的工作重點。現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
[0003]功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器采用多個低壓的功率單元串聯(lián)實現(xiàn)高壓，電網(wǎng)電壓經(jīng)過二次側(cè)多重化的隔離變壓器(移相變壓器)降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交-直-交PWM(脈沖寬度調(diào)制)電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)，將相鄰輸出端串聯(lián)起來連接到電機上即實現(xiàn)變頻的高壓輸出。其中，直流轉(zhuǎn)交流的逆變功能是，通過pwm信號控制功率單元中IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)所構(gòu)成的逆變橋的上下橋臂的通斷，實現(xiàn)將功率單元串聯(lián)到多電平型高壓變頻器中的。單元的電流決定高壓變頻器的可輸出的電流，因此，大功率的高壓變頻器單元需要輸出更大電流。超大功率高壓變頻器的單元需求的電流非常大，1100A或更大的電流才能實現(xiàn)，而目前功率器件最大的電流為1000A，因此需要采用功率器件并聯(lián)的方式來實現(xiàn)，從而導(dǎo)致功率單元的器件大幅度增長，其體積和重量大幅度增長，帶來許多新的問題，比如散熱系統(tǒng)難以設(shè)計、可靠性降低、安裝的復(fù)雜以及難以修護等問題。
[0004]傳統(tǒng)方式中單元采用整體結(jié)構(gòu)，并且整流，濾波，逆變功能均在一個單元實體中完成。在超大功率高壓變頻器中，特別是功率超過15000KW以上的變頻器，單個單元的重量超過700KG或者更大，因此造成設(shè)計、安裝、散熱、穩(wěn)定性等諸多環(huán)節(jié)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種高壓變頻器，能夠簡化設(shè)計、安裝和維護過程，散熱效果較好且穩(wěn)定性較強。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出一種高壓變頻器，包括:
[0007]控制柜、功率柜、變壓器柜和旁路柜，
[0008]所述功率柜內(nèi)設(shè)有若干組分裂的功率單元，每一組分裂的功率單元采用IGBT并聯(lián)方式連接成一個功率單元，每一個功率單元的各個分裂的功率單元內(nèi)設(shè)有功率器件；
[0009]所述變壓器柜內(nèi)設(shè)有變壓器，所述變壓器為所述功率柜中的功率單元供電；
[0010]所述功率柜內(nèi)設(shè)有將該功率柜內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。
[0011]本發(fā)明實施例所述的高壓變頻器，將傳統(tǒng)功率單元的實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分裂處理，將傳統(tǒng)的具有整流，濾波，逆變功能的功率器件放在一個單元的模式更改為采用IGBT并聯(lián)方式連接的、多個獨立分裂式結(jié)構(gòu)協(xié)同處理的模式，使用分裂式結(jié)構(gòu)替代功率單元，功率器件安裝在多個分裂的功率單元內(nèi)形成一個功率單元，而無需完全安裝在一個功率單元內(nèi)，整體穩(wěn)定性較強，從結(jié)構(gòu)上解決了困擾超大功率高壓變頻器的散熱問題(僅采用風(fēng)冷即可達(dá)到散熱要求)，同時，每個分裂的功率單元體積、重量相對較小，易于設(shè)計，由一、二個人，無需其他工具輔助即可完成功率單元的安裝與拆卸，減少了設(shè)備投入，提高了效率，對功率單元進(jìn)行部分功能維護時無需將整個單元進(jìn)行拆卸，使功率單元的維護更加方便，解決了超大功率高壓變頻器功率單元難以安裝、維護的問題，同樣的功率柜對應(yīng)功率單元進(jìn)行配置，單個功率單元模塊化設(shè)計，功率柜也模塊化設(shè)計，給整個采購、生產(chǎn)、組裝、維修過程帶來了極大的便利。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明高壓變頻器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0014]如圖1所示，本實施例公開一種高壓變頻器，包括:
[0015]控制柜1、功率柜2、變壓器柜3和旁路柜4，
[0016]所述功率柜2內(nèi)設(shè)有若干組分裂的功率單元，每一組分裂的功率單元采用IGBT并聯(lián)方式連接成一個功率單元，每一個功率單元的各個分裂的功率單元內(nèi)設(shè)有功率器件；
[0017]所述變壓器柜3內(nèi)設(shè)有變壓器，所述變壓器為所述功率柜2中的功率單元供電；
[0018]所述功率柜內(nèi)2設(shè)有將該功率柜2內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。
[0019]本發(fā)明實施例所述的高壓變頻器，將傳統(tǒng)功率單元的實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分裂處理，將傳統(tǒng)的具有整流，濾波，逆變功能的功率器件放在一個單元的模式更改為采用IGBT并聯(lián)方式連接的、多個獨立分裂式結(jié)構(gòu)協(xié)同處理的模式，使用分裂式結(jié)構(gòu)替代功率單元，功率器件安裝在多個分裂的功率單元內(nèi)形成一個功率單元，而無需完全安裝在一個功率單元內(nèi)，整體穩(wěn)定性較強，從結(jié)構(gòu)上解決了困擾超大功率高壓變頻器的散熱問題(僅采用風(fēng)冷即可達(dá)到散熱要求)，同時，每個分裂的功率單元體積、重量相對較小，易于設(shè)計，由一、二個人，無需其他工具輔助即可完成功率單元的安裝與拆卸，減少了設(shè)備投入，提高了效率，對功率單元進(jìn)行部分功能維護時無需將整個單元進(jìn)行拆卸，使功率單元的維護更加方便，解決了超大功率高壓變頻器功率單元難以安裝、維護的問題，同樣的功率柜對應(yīng)功率單元進(jìn)行配置，單個功率單元模塊化設(shè)計，功率柜也模塊化設(shè)計，給整個采購、生產(chǎn)、組裝、維修過程帶來了極大的便利，按照本發(fā)明可以制造出34000KVA的超大功率高壓變頻器。
[0020]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述控制柜、功率柜、變壓器柜和旁路柜呈直線排列，所述功率柜成對分列在所述控制柜兩側(cè)，所述變壓器柜的數(shù)量與所述功率柜的數(shù)量相同，每一個變壓器柜內(nèi)設(shè)有一個變壓器，每一個變壓器為與其相鄰的一個功率柜中的功率單元供電。
[0021]如圖1所示，控制柜布置在中間，兩個功率柜分列在控制柜兩側(cè)。變壓器柜分列在功率柜兩側(cè)，為功率柜內(nèi)的功率單元供電。每個變壓器僅給相鄰的功率柜供電。變壓器柜根據(jù)容量可以分成2個、4個、8個，同樣功率柜對應(yīng)變壓器柜數(shù)量分列在中間控制柜兩側(cè)。變壓器的分體設(shè)計，能夠解決單個變壓器容量過大帶來的變壓器尺寸過大的問題，而且分列變壓器柜與功率柜臨近排列，大大減少了功率柜和變壓器柜引線距離，提高了供電的可靠性。
[0022]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述變壓器柜的數(shù)量為2個、4個或者8個。
[0023]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述功率單元掛裝在所述功率柜中。
[0024]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述功率柜采用后置風(fēng)道設(shè)計，每一個分裂的功率單元設(shè)有獨立的風(fēng)道，各個分裂的功率單元的風(fēng)道與所述功率柜的后風(fēng)室連通，各個分裂的功率單元內(nèi)的熱量經(jīng)相應(yīng)的風(fēng)道匯總到所述后風(fēng)室，并經(jīng)由所述抽風(fēng)裝置排出。
[0025]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述抽風(fēng)裝置為離心風(fēng)機，所述離心風(fēng)機設(shè)置在所述功率柜的頂部。
[0026]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述變壓器柜內(nèi)設(shè)有將該變壓器柜內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。
[0027]變壓器的分體設(shè)計，能夠解決單個變壓器容量過大帶來的散熱系統(tǒng)復(fù)合大的問題。
[0028]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述抽風(fēng)裝置為離心風(fēng)機，所述離心風(fēng)機設(shè)置在所述變壓器柜的頂部。
[0029]可選地，在本發(fā)明高壓變頻器的另一實施例中，所述旁路柜內(nèi)設(shè)有真空接觸器和/或隔離刀閘。
[0030]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高壓變頻器，包括控制柜、功率柜、變壓器柜和旁路柜，其特征在于: 所述功率柜內(nèi)設(shè)有若干組分裂的功率單元，每一組分裂的功率單元采用IGBT并聯(lián)方式連接成一個功率單元，每一個功率單元的各個分裂的功率單元內(nèi)設(shè)有功率器件； 所述變壓器柜內(nèi)設(shè)有變壓器，所述變壓器為所述功率柜中的功率單元供電； 所述功率柜內(nèi)設(shè)有將該功率柜內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述控制柜、功率柜、變壓器柜和旁路柜呈直線排列，所述功率柜成對分列在所述控制柜兩側(cè)，所述變壓器柜的數(shù)量與所述功率柜的數(shù)量相同，每一個變壓器柜內(nèi)設(shè)有一個變壓器，每一個變壓器為與其相鄰的一個功率柜中的功率單元供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述變壓器柜的數(shù)量為2個、4個或者8個。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述功率單元掛裝在所述功率柜中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述功率柜采用后置風(fēng)道設(shè)計，每一個分裂的功率單元設(shè)有獨立的風(fēng)道，各個分裂的功率單元的風(fēng)道與所述功率柜的后風(fēng)室連通，各個分裂的功率單元內(nèi)的熱量經(jīng)相應(yīng)的風(fēng)道匯總到所述后風(fēng)室，并經(jīng)由所述抽風(fēng)裝置排出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓變頻器，其特征在于，所述抽風(fēng)裝置為離心風(fēng)機，所述離心風(fēng)機設(shè)置在所述功率柜的頂部。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述變壓器柜內(nèi)設(shè)有將該變壓器柜內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓變頻器，其特征在于，所述抽風(fēng)裝置為離心風(fēng)機，所述離心風(fēng)機設(shè)置在所述變壓器柜的頂部。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器，其特征在于，所述旁路柜內(nèi)設(shè)有真空接觸器和/或隔離刀閘。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高壓變頻器，能夠簡化設(shè)計、安裝和維護過程，散熱效果較好且穩(wěn)定性較強。所述高壓變頻器包括控制柜、功率柜、變壓器柜和旁路柜，所述功率柜內(nèi)設(shè)有若干組分裂的功率單元，每一組分裂的功率單元采用IGBT并聯(lián)方式連接成一個功率單元，每一個功率單元的各個分裂的功率單元內(nèi)設(shè)有功率器件；所述變壓器柜內(nèi)設(shè)有變壓器，所述變壓器為所述功率柜中的功率單元供電；所述功率柜內(nèi)設(shè)有將該功率柜內(nèi)的熱量排出柜外的抽風(fēng)裝置。
【IPC分類】H05K7/20, H02M1/00
【公開號】CN105337477
【申請?zhí)枴緾N201510714042
【發(fā)明人】關(guān)敬哲
【申請人】北京國電四維清潔能源技術(shù)有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月28日