[實用新型]結構緊湊的一體化高壓變頻器

無效

• 申請號: 200620167583.8
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN200994042Y
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 康寧
• 申請（專利權）人: 北京合康億盛科技有限公司
• 主分類號: H02B1/32
• 分類號: H02B1/32;H02B1/56
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本實用新型涉及一種結構緊湊的一體化高壓變頻器，確切地說，涉及一種將單元柜、控制柜和變壓器柜合并為一體的高壓變頻器，其中變壓器和功率單元分別設置在機柜的上、下兩部分，變壓器水平放置，功率單元則分別設置在柜體的前后兩側，且前后兩部分功率單元之間的空間分別形成冷卻通風通道和用于設置控制室的結構安裝布局，屬于高壓變頻器的結構設計技術領域。

背景技術

變頻器是利用電力半導體器件的開關通斷作用將工頻電源變換為頻率可調的電能逆變器。隨著社會生產力的發展，作為一種新型的節能產品，高壓變頻器被廣泛地用于火力發電廠、石油、化工、自來水、礦山、及冶金等眾多行業內高壓電機調速、節能、軟啟動及智能化控制。

參見圖1，介紹目前使用的高壓變頻器的四個主要組成部分：

變壓器柜(A)：柜內裝有隔離變壓器，副邊多繞組輸出，為功率單元提供獨立的移相電源，能夠大大改善網側的電流波形，降低設備對電網的諧波干擾。

功率單元柜(簡稱單元柜B)：柜內裝有模塊化的、可以互換的功率單元，便于生產和維護；其中功率單元的數量取決于輸出功率。通常，3千伏的單元柜由9個功率單元組成，每3個功率單元串聯成一相，三相Y接；6千伏的單元柜由15個功率單元組成，每5個功率單元串聯成一相，三相Y接；10千伏的單元柜則由27個功率單元組成，每9個功率單元串聯成一相，三相Y接。

控制柜(C)：柜內裝有控制系統，用于實現空間矢量的控制和與功率單元之間光纖通訊，需要完全的電氣隔離。另外，柜內安設的接口板負責系統的數字和模擬信號處理，以滿足不同應用場合的要求。

旁路柜(D)：柜內安裝的開關可跟據用戶工況及要求選用隔離刀閘、真空接觸器、或者兩者的組合方式。當變頻器退出運行后，通過旁路柜將電機投入工頻電網運行，以保證生產的連續進行。

由于高壓變頻器的柜體多，因此占地面積大。隨著變頻技術的成熟，變頻器得到越來越廣泛的應用，人們對其結構設計也提出更高要求。在滿足現有技術參數的前提下，盡可能減小變頻器體積是今后一段時期的發展趨勢。因為變頻器中的變壓器柜、單元柜、控制柜、旁路柜的體積都會隨電壓等級的增加而增加。如何盡可能地減小它們的體積，是減小變頻器柜體體積的關鍵。但對于變壓器柜、旁路柜和控制柜來說，收效甚微；只有努力減小單元柜的體積才是減小變頻器柜體體積的關鍵。為此申請人提出一種將單元柜采用功率單元前后放置、并把控制室安裝到單元柜上而大大減小單元柜體積的《高頻變壓器的單元柜》的實用新型專利申請(申請號：200620123922.2?)。

參見圖2，介紹原來產品的6千伏單元柜去除柜門后的功率單元安裝結構圖：在整體金屬框架1組成的機柜內，放置有三排三相的功率模塊單元3，其后側為密封腔2，在密封腔2的頂端裝有風機，用于送風來冷卻功率單元，4為功率單元的冷卻通風孔，5為底座。這種每相功率單元橫向平行放置的結構優點是：各個功率單元集中、緊湊，能充分接受風冷。但是，更高電壓等級的單元柜仍然采用這種結構形式，其體積就會大大增加，而且要想充分冷卻功率模塊單元，還要增加風機數量。

參見圖3，介紹上述實用新型專利申請10千伏規格的《高頻變壓器的單元柜》內部功率單元的設置情況：因為每相有9個功率單元，其長度達到2710mm，要比6千伏單元柜(5個功率模塊單元)的長度又增加了1000mm。如果是更高的電壓等級，增加幅度更大。但是該柜體由前后兩部分組成，分別用于放置功率單元3，其中功率單元放置少的柜體騰出作為控制室6，即把控制柜安裝到單元柜上，大大減少了變頻器的體積；而且，前后柜體的中間用作密封腔2，實現集中通風，既減少風機數量，降低產品成本，又節約風冷能耗。

采用圖2結構的6千伏單元柜的體積為8.13米³，而圖3所示結構改進的10千伏單元柜(包括了控制室)的體積只有5.1米³，體積減小了37.3％。該實用新型的實施例提示我們：如果再減小變壓器柜的體積，還能夠進一步大大減小變頻器的整體體積，但減小變壓器的體積收效甚微。因此如何通過減小變壓器柜的體積來進一步降低變頻器體積，就成為業內技術人員急需解決的新課題。

實用新型內容