[發明專利]一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110342073.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112910275A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 連朝陽;郭波;張亭亭;張釗;田國強;李寧;何凱;景煒燁;趙江路;趙琴琴;武哲;劉文利
• 申請（專利權）人: 山西潞安安易電氣有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M1/088;H02H7/10
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

本發明一種基于RC?IGBT的礦用變頻器控制系統及其控制方法，屬于基于RC?IGBT的礦用變頻器控制系統技術領域；所要解決的技術問題為：提供一種基于RC?IGBT的礦用變頻器控制系統硬件結構的改進；解決上述技術問題采用的技術方案為：包括相互連接的多路主回路和控制單元，所述主回路包括供電網，所述供電網的輸出端依次連接網側濾波單元、網側RC?IGBT三電平整流單元、直流母線支撐電容、機側RC?IGBT三電平逆變單元、交流測濾波電感后接入交流同步電機；所述控制單元包括主控單元、控制信號采集單元、控制信號發出單元，所述主控單元的信號輸入端通過導線與控制信號采集單元相連，所述主控單元通過VME總線與控制信號發出單元相連；本發明應用于礦用變頻器。

技術領域

本發明一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統及其控制方法，屬于基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統及其控制方法技術領域。

背景技術

動力設備高度電氣化、智能化，是煤炭行業走向工業自動化4.0乃至無人化的必經之路，變頻器是核心支撐裝備之一。煤礦機械動力設備運行對電機傳動、本質安全防爆、信號干擾控制等都提出了嚴格的要求。礦用變頻器專用控制平臺是礦井能源節約和安全生產的保障。功率3000kW以上大功率礦用變頻器設備一般采用交流同步電機控制，電控系統有二種形式：基于晶閘管的交交變頻傳動的同步電機電路，和基于IGBT技術的交直交變頻電路。

由于逆導型IGBT在功率密度、良好的安全工作區、損耗特性與結溫波動較小等上的獨特優勢，將大功率逆導型IGBT模塊應用于礦用變頻器專用平臺中，以降低變頻器體積，提升系統功率密度，優化系統的熱特性以提高穩定性。當前的四象限變流器通常使用IGBT反向并聯續流二極管的IGBT模塊，在相同的封裝下，逆導型IGBT相比于傳統IGBT模塊更具優勢，但是現有的礦用變頻器電流耐受力差，散熱和溫升特性差，因此，需要提出一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統及其控制方法。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統硬件結構的改進。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統，包括相互連接的多路主回路和控制單元，所述主回路包括供電網，所述供電網的輸出端串接網側濾波單元后與網側RC-IGBT三電平整流單元的交流側相連，所述網側RC-IGBT三電平整流單元的直流側通過導線串接直流母線支撐電容后與機側RC-IGBT三電平逆變單元的直流側相連，所述機側RC-IGBT三電平逆變單元的交流側串接交流測濾波電感后接入交流同步電機；

所述控制單元包括主控單元、控制信號采集單元、控制信號發出單元，所述主控單元的信號輸入端通過導線與控制信號采集單元相連，所述主控單元通過VME總線與控制信號發出單元相連，將脈沖觸發信號發送至控制信號發出單元的光纖觸發板，所述光纖觸發板通過光纖與網側RC-IGBT三電平整流單元、機側RC-IGBT三電平逆變單元的RC-IGBT功率器件相連；

所述主控單元輸出退飽和控制PWM脈沖驅動開關單元中各個RC-IGBT功率器件的開通和關斷。

所述主控單元還通過導線分別與監控系統、以太網控制模塊、礦用變頻器專用平臺、編碼器相連；

所述主控單元通過Modbus通信協議與監控系統實現數據傳輸，所述監控系統上設置有人機界面；

所述主控單元通過SCI通信接口與支持聯網控制的以太網控制模塊實現數據傳輸；

所述主控單元通過CAN總線與礦用變頻器專用平臺相連，所述礦用變頻器專用平臺上設置有過壓、過流、過溫保護。

所述主控單元包括基于DSP和FPGA的主控架構，具體包括主機DSP、從機DSP、從機FPGA，其中主機DSP與從機DSP、從機FPGA之間通過SPI 通信接口實現數據傳輸；