[發明專利]一種礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置及方法

在審

• 申請號: 201410089830.6
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103872925A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王青山;杜錦華;梁得亮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M5/40
• 分類號: H02M5/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，包括隔爆外殼，隔爆外殼內設有電壓輸入端、整流電路(1)、直流母線電容、逆變電路(3)、濾波器(4)、補償變壓器(5)、電壓輸出端及控制器，整流電路(1)的輸入端與電壓輸入端相連接，整流電路(1)的輸出端與逆變電路(3)的輸入端相連接，逆變電路(3)的輸出端與濾波器(4)的輸入端相連接，濾波器(4)的輸出端與補償變壓器(5)內的初級繞組相連接，補償變壓器(5)內次級繞組的一端與電壓輸入端的相線相連接，另一端與電壓輸出端的相線相連接，電壓輸出端的中性線與電壓輸入端的中性線相連接，直流母線電容與整流電路(1)的輸出端并聯連接；

所述控制器包括操作面板(9)、微控制單元(8)、電壓檢測電路(6)及驅動電路(7)，電壓檢測電路(6)上的第一輸入端與電壓輸入端相連接，電壓檢測電路(6)上的第二輸入端與電壓輸出端相連接，電壓檢測電路(6)上的第一電壓輸出端及第二電壓輸出端與微控制單元(8)的輸入端相連接，微控制單元(8)的輸出端與驅動電路(7)的輸入端相連接，驅動電路(7)上的第一輸出端與逆變電路(3)的控制端相連接，操作面板(9)與微控制單元(8)相連接。

2.根據權利要求1所述的礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，所述電壓檢測電路(6)包括電壓相位檢測電路及電壓幅值檢測電路，所述電壓相位檢測電路的輸入端與電壓輸入端相連接，電壓幅值檢測電路的輸入端與電壓輸出端及電壓輸入端相連接。

3.根據權利要求1所述的礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，還包括制動電路(2)，制動電路(2)的輸入端及輸出端分別與整流電路(1)的輸出端及逆變電路(3)的輸入端相連接，電壓檢測電路(6)上的第三輸入端與直流母線電容相連接，電壓檢測電路(6)上的第三電壓輸出端與微控制單元(8)的輸入端相連接，驅動電路(7)上的第二輸出端與制動電路(2)的控制端相連接。

4.根據權利要求1所述的礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，還包括電流檢測電路(11)以及用于檢測逆變電路(3)中功率模塊溫度的溫度檢測電路(10)，電流檢測電路(11)的輸入端與電壓輸出端相連接，電流檢測電路(11)的輸出端及溫度檢測電路(10)的輸出端均與微控制單元(8)的輸入端相連接。

5.根據權利要求1所述的礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，所述操作面板(9)與微控制單元(8)通過CAN總線或SCI總線相連接。

6.根據權利要求1所述礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，所述濾波器(4)由電感與電容并聯組成，電感為高頻濾波電感，電容為無極性電容，濾波器(4)的截止頻率為300Hz。

7.根據權利要求1所述的礦用隔爆型單相穩壓變壓裝置，其特征在于，所述隔爆外殼由鋼板焊接而成。

8.一種礦用隔爆型單相穩壓變壓方法，基于權利要求1所述的裝置，包括以下步驟：

1)輸入交流電壓經電壓輸入端輸入到整流電路(1)中，整流電路(1)對所述輸入交流電壓進行整流，使輸入交流電壓轉換為直流電壓，所述直流電壓經直流母線電容濾除脈動分量后輸入到逆變電路(3)中，逆變電路(3)根據SPWM調制控制方法將直流電壓轉換為高頻的PWM電壓，濾波器(4)濾除所述高頻的PWM電壓中的高頻分量，使高頻的PWM電壓轉換為工頻正弦電壓，然后將所述工頻正弦電壓輸入到補償變壓器(5)的初級繞組中，補償變壓器(5)的初級繞組接收所述工頻正弦電壓，并在補償變壓器(5)的次級繞組中產生補償電壓，所述補償電壓與電壓輸入端的輸入交流電壓疊加后經電壓輸出端輸出；

2)電壓檢測電路(6)檢測電壓輸入端上輸入交流電壓的第一電壓信息以及電壓輸出端上輸出電壓的第二電壓信息，然后將所述第一電壓信息及第二電壓信息輸入到微控制單元(8)中，微控制單元(8)根據所述第一電壓信息判斷輸入交流電壓的電壓值是否小于預設最小額定電壓值以及是否大于預設最大額定電壓值，當輸入交流電壓的電壓值小于所述預設最小額定電壓值時，則產生第一PWM波，并將所述第一PWM波輸入到驅動電路(7)內，驅動電路(7)對所述第一PWM波進行光電隔離及幅值放大，并根據放大后的第一PWM波控制逆變電路(3)使補償電壓的相位與電壓輸入端中相線上電壓的相位相一致，當輸入交流電壓的電壓值大于所述預設最大額定電壓值時，則產生第二PWM波，并將所述第二PWM波輸入驅動電路(7)內，驅動電路(7)對第二PWM波進行光電隔離及幅值放大，并根據放大后的第二PWM波控制逆變電路(3)使補償電壓的相位與電壓輸入端中相線上電壓的相位相差180°；同時微控制單元(8)根據所述第二電壓信息獲取電壓輸出端當前輸出的電壓幅值與預設電壓幅值的差值，并根據所述差值產生控制信號，然后將所述控制信號輸入到驅動電路(7)中，驅動電路(7)根據所述控制信號調整逆變電路(3)的輸出電壓使補償變壓器(5)輸出電壓的幅值與電壓輸入端上輸入交流電壓的幅值疊加后等于微控制單元(8)內預設的電壓幅值。