[發(fā)明專利]一種高壓永磁變頻一體機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011004069.3
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112234777B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 宋承林;張鴻波;劉錫安;楊緒峰
• 申請（專利權）人: 青島中加特電氣股份有限公司
• 主分類號: H02K11/30
• 分類號: H02K11/30;H02P27/08;H02P6/00
• 代理公司: 北京維昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11804
• 代理人: 李波;孫新國

本發(fā)明公開了一種高壓永磁變頻一體機。該變頻一體機包括：變頻器，其用于將高壓交流電進行頻率轉換并輸出，并且其輸出的交流電至少為三路；永磁電動機，其用于接收經過變頻器頻率轉換并輸出的交流電，以便驅動電動機運轉；以及控制器，其配置用于控制所述變頻器將高壓交流電進行頻率轉換，并且用于控制永磁電動機的運行狀態(tài)。本發(fā)明的變頻器拓撲結構采用多路輸出，使得每路輸出的電壓相對減小，從而減少了對功率器件額定電壓的要求。其次，本發(fā)明的變頻一體機采用特殊的儲能電容插接方式，從而使得變頻器的體積減小。另外，本發(fā)明的永磁電動機采用特殊的繞組纏繞方式，以便連接所述變頻器的多路輸出。

技術領域

本發(fā)明一般地涉及電動機應用領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種高壓永磁變頻一體機。

背景技術

目前，煤礦井下利用主運皮帶等進行運輸的場合，經常使用6千伏～10千伏的高壓永磁電動機作為動力源。而在對高壓永磁電動機的使用過程中，現(xiàn)有的變頻器并不能直接驅動高壓永磁電動機，因此多采用10kV高壓異步電動機+可控啟動傳輸裝置(“CST”)_的工作方式。但是這種工作方式的電動機存在維護困難、維護成本高、重載啟動轉矩小以及對電網沖擊大等問題。

其次，現(xiàn)有的變頻器的拓撲結構多采用功率器件直接串聯(lián)和多電平輸出的方式。這種拓撲結構可靠性低，功率器件易損壞并且輸出諧波高。多電平輸出的方式雖然規(guī)避了功率器件直接串聯(lián)方式的諸多缺點，但隨著電平數增多，導致鉗位二極管的數量成倍數增加，這無疑增加了成本，降低了設備運行的可靠性。

以最簡單的六脈沖整流配合兩電平逆變的拓撲結構為例。這種拓撲結構雖然簡單，但是其輸出諧波較高，因此對電網的沖擊較大。為了減弱諧波對電網的影響，較高級的變頻器設計有十二脈沖、二十四脈沖或者還有四十八脈沖整流。但是這樣的整流移相變壓器尺寸較大且成本較高，同時對所驅動的電動機的耐壓要求較高，易造成電動機燒毀。為了使得逆變器輸出的電流更加平滑，可以將逆變器設計成三電平、五電平甚至多電平逆變。但是，目前此類逆變部分的拓撲結構都是單輸出結構，而且越高級的拓撲結構所需的功率器件越多，從而導致變頻器的體積過大、成本較高以及控制方式復雜。

另外，在對變頻器進行預充電的過程中，現(xiàn)有技術并不能直接采用高壓交流電對儲能電容進行充電，通常是單獨設計低壓充電電路進行預充電，這樣導致變頻器電路復雜且成本較高。同時，由于儲能電容體積較大，且要滿足高壓充電以及爬電距離和電氣間隔的要求，不但使得變頻器的體積較大而且容易造成儲能電容燒毀。

發(fā)明內容

為了解決上述背景技術中的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種將高壓永磁直驅同步電動機和高壓變頻器配合使用的變頻一體機。該變頻一體機通過控制器控制變頻器的逆變單元，從而將高壓三相交流電進行頻率轉換，以便改變永磁直驅同步電動機的轉速。另外，本發(fā)明的變頻一體機的永磁電動機定子繞組通過特殊的纏繞方式，與變頻器的逆變單元的多路輸出端連接，以便與所述逆變單元的IGBT的關斷順序進行配合，從而驅動高壓永磁電動機運轉。

具體地，本發(fā)明公開了一種高壓永磁變頻一體機。該變頻一體機包括：變頻器，其用于將高壓交流電進行頻率轉換并輸出，并且其輸出的交流電至少為三路；永磁電動機，其用于接收經過所述變頻器頻率轉換并輸出的交流電，以便驅動所述電動機運轉；以及控制器，其配置用于控制所述變頻器將高壓交流電進行頻率轉換，并且用于控制所述永磁電動機的運行狀態(tài)。

在一個實施例中，所述變頻器包括整流單元、直流回路和逆變單元，其中所述整流單元用于將所述高壓交流電轉換成直流電；所述直流回路包括直流母線和儲能電容，并且用于將所述整流單元輸出的直流電進行緩沖和儲能；以及所述逆變單元用于將經過所述直流回路處理后的所述直流電轉變?yōu)橹辽偃方涣麟姡员阆蛩鲇来烹妱訖C輸出。

在另一個實施例中，所述高壓交流電的電壓范圍為6千伏～10千伏。

在又一個實施例中，所述變頻一體機還包括霍爾電流互感器，其用于采集所述至少三路交流電，并將采集的信號向所述控制器輸出，以便控制所述永磁電動機的運行狀態(tài)。