[發(fā)明專利]礦用高壓變頻器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410001318.1
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103762830A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉漢順;蘇成勇;陳定忠;仇成林;徐衛(wèi)東;孫霆
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中聯(lián)電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦用高壓變頻器，更具體地是一種散熱性能和隔爆性能得到綜合改善的礦用高壓變頻器。

背景技術(shù)

在諸如煤礦的高危場合中，目前經(jīng)常需要使用大功率電動機。而大功率電動機在起動期間的功率因數(shù)很低，電壓波動明顯，這將對電網(wǎng)造成極大危害。這種類型的破壞，會降低電網(wǎng)上其它電力設(shè)備的運行效率，降低設(shè)備的使用壽命；其次，當(dāng)瞬變電壓出現(xiàn)時，會使電動機產(chǎn)生震動、噪音以及過多的熱量。同樣，瞬變產(chǎn)生的浪涌，會使電網(wǎng)的用電效率嚴重下降，感性負載的電流損失增加。隔爆箱體內(nèi)不斷積聚熱量使溫度升高，使其功率模塊過熱超過可以承受的溫度極限而損壞，影響正常工作。此外，一些礦井還存在井下環(huán)境溫度過高和缺乏冷卻水的問題，對大功率變頻調(diào)速裝置的散熱提出了更嚴苛的要求。因此這些大功率變頻調(diào)速裝置的散熱問題，是至關(guān)重要的。

因此，必須將變壓器設(shè)計成能夠耐受由高壓和高溫產(chǎn)生的不利影響。本領(lǐng)域中由此熟知的是，變壓器通常非常大并且產(chǎn)生大量熱，必須將熱從變壓器繞組導(dǎo)走以避免絕緣性能的過早劣化，熱的傳導(dǎo)通常是通過傳熱介質(zhì)例如液體或氣體的熱傳遞或熱交換來進行的。

CN201010518149公開了一種礦用隔爆型高壓變頻器，其包括一個隔爆兼本安型高壓變頻整流箱、一個隔爆高壓變頻逆變箱和一個隔爆兼本安型高壓變頻冷卻器，以及熱交換器，其中整流箱和逆變箱中還分別設(shè)置有水冷裝置，整流箱和逆變箱內(nèi)的水冷系統(tǒng)管路通過外置于隔爆殼體的不銹鋼管道連接所述隔爆兼本安型高壓變頻冷卻器的泵機柜的出水端和進水端，泵機柜與熱交換器內(nèi)的空氣冷卻器輸入和輸出端連接。在該專利文獻中，散熱裝置僅僅是常規(guī)的冷卻風(fēng)扇，也沒有披露繞組線的防護，難以滿足大功率電動機的要求。

CN201010223229公開了一種可拆式井下高壓防爆變頻器，其包括隔離變壓器、功率模塊單元、控制系統(tǒng)和輸出接線部分，隔離變壓器、功率模塊單元、控制系統(tǒng)和輸出接線部分之間通過電纜或光纖連接，隔離變壓器設(shè)置在第一隔爆箱內(nèi)，控制系統(tǒng)設(shè)置在第二隔爆箱內(nèi)，輸出接線部分設(shè)置在第三隔爆箱內(nèi)，功率模塊單元按照相同相位的功率單元分隔成第一功率模塊單元組、第二功率模塊單元組和第三功率模塊單元組，第一功率模塊單元組、第二功率模塊單元組和第三功率模塊單元組分別設(shè)置在相互獨立的第四隔爆箱和第五隔爆箱和第六隔爆箱內(nèi)。該專利文獻要解決的技術(shù)問題是使井下高壓變頻器具有隔爆功能并且可拆，沒有提及散熱功能的改進和繞組線的防護處理。

美國專利US2012268227A1號公開了一種變壓器冷卻系統(tǒng)，其中將冷卻板或蒸發(fā)器設(shè)置在繞組芯的外表面上并且至少部分被繞組線包圍，從而來進行導(dǎo)熱。雖然這種嵌入冷卻方式的冷卻效率高，但是這種冷卻方式導(dǎo)致裝置制造復(fù)雜化，并且容易出現(xiàn)故障，例如當(dāng)冷卻器出現(xiàn)故障時，會導(dǎo)致繞組也隨之停止運行。

此外，本領(lǐng)域中還已知的是，變頻控制器和變壓器的繞組線圈除了提供絕緣的主要功能外，還必須具有足夠高的耐高溫能力。通常，標準的繞組線包括導(dǎo)電材料金屬絲，通常是銅，并涂覆有一層或多層耐高溫的聚酯酰亞胺（PEI）型和/或聚酰胺酰亞胺（PAI）型清漆（即涂漆），但是這樣的清漆往往導(dǎo)致耐局部放電的能力較差。

另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，往往僅僅注重高壓變頻器散熱性能或繞組線耐高溫性能中一個方面的改善，而忽略了對其二者進行綜合性能提高。進一步地，即使對于散熱性能的提高，也是采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的散熱裝置進行散熱，散熱效果有限，并且也沒有考慮到隔爆箱體內(nèi)瞬間產(chǎn)生熱量積聚這樣的特點，僅僅從提高散熱效果方面進行改進，因此甚至對于散熱性能較強的散熱裝置，有時也會由于瞬時熱量沒有得到及時逸散而使變頻器繞組線或功率單元出現(xiàn)故障。此外，所通常使用的聚酯酰亞胺（PEI）型和/或聚酰胺酰亞胺（PAI）型清漆還往往導(dǎo)致耐局部放電能力較低。

因此，需要一種散熱器散熱性能和繞組線涂漆性能均得到提高的礦用高壓變頻器，使得既能夠有效地將隔爆箱體內(nèi)的熱導(dǎo)出，又能夠在隔爆箱體內(nèi)瞬間產(chǎn)生大量熱量積聚而導(dǎo)致散熱器臨時失效的情況下，也使移相整流變壓器的繞組能夠正常運行。

發(fā)明內(nèi)容