掘進機變頻器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及掘進機主切割電機變頻調速技術，具體是一種掘進機變頻器。本實用新型解決了現有掘進機主切割電機調速技術無法實現平滑調速的問題。掘進機變頻器，包括三相橋式不可控整流電路、濾波電路、預充電電路、放電電路、逆變電路、檢測電路；所述三相橋式不可控整流電路由第一-第六整流二極管組成；所述濾波電路包括濾波電感、支撐電容；所述預充電電路包括預充電電阻；所述放電電路包括第一放電電阻、第二放電電阻；所述逆變電路包括第一-第六IGBT、第一-第六驅動板、第一-第三吸收電容；所述檢測電路包括霍爾電壓傳感器、第一-第三霍爾電流傳感器。本實用新型適用于掘進機，尤其適用于EBZ260型掘進機。
【專利說明】掘進機變頻器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及掘進機主切割電機變頻調速技術，具體是一種掘進機變頻器。
【背景技術】
[0002]掘進機是煤礦井下作業的重要設備。掘進機在進行作業時，隨著其行走機構向前推進，其主切割電機不斷地破碎巖石，然后將碎巖運走。在現有技術條件下，掘進機的主切割電機均采用變極對數的調速方法進行調速。變極對數調速方法具體是指:通過改變電機定子繞組的接線方式來改變電機定子極對數，由此達到調速目的。實踐表明，由于變極對數調速方法屬于有級調速，其級差較大，導致掘進機的主切割電機無法獲得平滑調速特性。具體而言，當采用變極對數調速方法對掘進機的主切割電機進行調速時，主切割電機只能在一種或或兩種速率下運行，其調速特性不能滿足切割各種等級巖層的需要，一旦碰到堅硬的巖層，便無法保持正常工作(嚴重時電機堵轉，不得不停止切割，退出刀盤)，由此不僅嚴重影響生產進度，而且會造成重大經濟損失。基于此，有必要發明一種適用于掘進機主切割電機的全新調速裝置，以解決現有掘進機主切割電機調速技術無法實現平滑調速的問題。

【發明內容】

[0003]本實用新型為了解決現有掘進機主切割電機調速技術無法實現平滑調速的問題，提供了一種掘進機變頻器。
[0004]本實用新型是采用如下技術方案實現的:掘進機變頻器，包括三相橋式不可控整流電路、濾波電路、預充電電路、放電電路、逆變電路、檢測電路；
[0005]所述三相橋式不可控整流電路由第一-第六整流二極管組成；
[0006]所述濾波電路包括濾波電感、支撐電容；濾波電感的左端與三相橋式不可控整流電路的正輸出端連接；支撐電容的正極與濾波電感的右端連接；支撐電容的負極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0007]所述預充電電路包括預充電電阻；預充電電阻的左端與濾波電感的右端連接；預充電電阻的右端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0008]所述放電電路包括第一放電電阻、第二放電電阻；第一放電電阻的左端、第二放電電阻的左端均與濾波電感的右端連接；第一放電電阻的右端、第二放電電阻的右端均與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0009]所述逆變電路包括第一-第六IGBT、第一-第六驅動板、第一-第三吸收電容;第一 IGBT的集電極與濾波電感的右端連接；第一驅動板的兩個信號輸出端分別與第一 IGBT的柵極和發射極連接；第二 IGBT的集電極與第一 IGBT的發射極連接；第二驅動板的兩個信號輸出端分別與第二 IGBT的柵極和發射極連接；第二 IGBT的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一吸收電容的正極與第一 IGBT的集電極連接；第一吸收電容的負極與第二 IGBT的發射極連接；第三IGBT的集電極與濾波電感的右端連接；第三驅動板的兩個信號輸出端分別與第三IGBT的柵極和發射極連接；第四IGBT的集電極與第三IGBT的發射極連接；第四驅動板的兩個信號輸出端分別與第四IGBT的柵極和發射極連接；第四IGBT的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第二吸收電容的正極與第三IGBT的集電極連接；第二吸收電容的負極與第四IGBT的發射極連接；第五IGBT的集電極與濾波電感的右端連接；第五驅動板的兩個信號輸出端分別與第五IGBT的柵極和發射極連接；第六IGBT的集電極與第五IGBT的發射極連接；第六驅動板的兩個信號輸出端分別與第六IGBT的柵極和發射極連接；第六IGBT的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第三吸收電容的正極與第五IGBT的集電極連接；第三吸收電容的負極與第六IGBT的發射極連接；
[0010]所述檢測電路包括霍爾電壓傳感器、第一-第三霍爾電流傳感器；霍爾電壓傳感器的正輸入端與濾波電感的右端連接；霍爾電壓傳感器的負輸入端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一霍爾電流傳感器串接于第一 IGBT的發射極的引出端；第二霍爾電流傳感器串接于第三IGBT的發射極的引出端；第三霍爾電流傳感器串接于第五IGBT的發射極的引出端。
[0011]工作時，將三相橋式不可控整流電路的三相輸入端與三相輸電線路連接。將第一IGBT的發射極的引出端、第三IGBT的發射極的引出端、第五IGBT的發射極的引出端分別與掘進機主切割電機的三相供電輸入端連接。將第一-第六驅動板的信號輸入端均與掘進機變頻器控制裝置連接。具體工作過程如下:來自三相輸電線路的三相交流電通過三相橋式不可控整流電路進行整流，整流產生的直流電通過濾波電路進行濾波，濾波后的直流電通過逆變電路進行逆變，逆變產生的三相交流電提供給掘進機的主切割電機，掘進機由此進行作業。在此過程中，掘進機變頻器控制裝置通過第一-第六驅動板分別實時控制第一-第六IGBT進行導通或關斷，使得逆變產生的三相交流電的波形實時發生變化，由此使得掘進機主切割電機的轉速實時發生變化，從而實現對掘進機主切割電機的平滑調速。預充電電路的作用如下:當支撐電容的電壓低于設定值時，整流產生的直流電向支撐電容逐漸充電，預充電電阻能夠防止支撐電容充電過程中產生過大充電電流，進而保護支撐電容以及其它電路。放電電路的作用如下:當需要對掘進機主切割電機進行檢修時，支撐電容上存儲的直流電荷釋放在第一放電電阻和第二放電電阻上，由此防止支撐電容上存儲的直流電傷害檢修人員。檢測電路的作用如下:霍爾電壓傳感器實時檢測逆變電路的直流輸入電壓(即濾波后的直流電電壓)，以供矢量控制計算和過壓保護使用。第一霍爾電流傳感器、第二霍爾電流傳感器、第三霍爾電流傳感器實時檢測逆變電路的三相交流輸出電流(即逆變產生的三相交流電電流)，以供矢量控制計算和過流保護使用。逆變電路中的第一-第三吸收電容的作用如下:當第一-第六IGBT進行導通或關斷時，第一-第三吸收電容能夠吸收逆變電路中的尖峰過電壓，由此防止第一-第六IGBT被擊穿，進而保護逆變電路。基于上述過程，與現有掘進機主切割電機調速技術相比，本實用新型所述的掘進機變頻器具有如下優點:本實用新型所述的掘進機變頻器能夠實現無級調速。因此，采用本實用新型所述的掘進機變頻器能夠使得掘進機的主切割電機獲得平滑調速特性。換言之，主切割電機能夠滿足切割各種等級巖層的需要，即使碰到堅硬的巖層，依然能夠保持正常工作，由此不僅有效保證了生產進度，而且有效避免了經濟損失。綜上所述，本實用新型所述的掘進機變頻器通過采用全新結構，有效解決了現有掘進機主切割電機調速技術無法實現平滑調速的問題。
[0012]本實用新型有效解決了現有掘進機主切割電機調速技術無法實現平滑調速的問題，適用于掘進機，尤其適用于EBZ260型掘進機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0014]圖中:R、S、T為三相橋式不可控整流電路的三相輸入端。
【具體實施方式】
[0015]掘進機變頻器，包括三相橋式不可控整流電路、濾波電路、預充電電路、放電電路、逆變電路、檢測電路；
[0016]所述三相橋式不可控整流電路由第一-第六整流二極管D1-D6組成；
[0017]所述濾波電路包括濾波電感L、支撐電容Cl ;濾波電感L的左端與三相橋式不可控整流電路的正輸出端連接；支撐電容Cl的正極與濾波電感L的右端連接；支撐電容Cl的負極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0018]所述預充電電路包括預充電電阻Re ;預充電電阻Re的左端與濾波電感L的右端連接；預充電電阻Re的右端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0019]所述放電電路包括第一放電電阻Rf!、第二放電電阻Rf2 ;第一放電電阻Rfl的左端、第二放電電阻Rf2的左端均與濾波電感L的右端連接；第一放電電阻Rfl的右端、第二放電電阻Rf2的右端均與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；
[0020]所述逆變電路包括第一-第六IGBTT1-T6、第一-第六驅動板K1-K6、第一-第三吸收電容C11-C13 ;第一 IGBTTl的集電極與濾波電感L的右端連接；第一驅動板Kl的兩個信號輸出端分別與第一 IGBTTl的柵極和發射極連接；第二 IGBTT2的集電極與第一 IGBTTl的發射極連接；第二驅動板K2的兩個信號輸出端分別與第二 IGBTT2的柵極和發射極連接；第二 IGBTT2的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一吸收電容Cll的正極與第一 IGBTTl的集電極連接；第一吸收電容Cl I的負極與第二 IGBTT2的發射極連接；第三IGBTT3的集電極與濾波電感L的右端連接；第三驅動板K3的兩個信號輸出端分別與第三IGBTT3的柵極和發射極連接；第四IGBTT4的集電極與第三IGBTT3的發射極連接；第四驅動板K4的兩個信號輸出端分別與第四IGBTT4的柵極和發射極連接；第四IGBTT4的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第二吸收電容C12的正極與第三IGBTT3的集電極連接；第二吸收電容C12的負極與第四IGBTT4的發射極連接；第五IGBTT5的集電極與濾波電感L的右端連接；第五驅動板K5的兩個信號輸出端分別與第五IGBTT5的柵極和發射極連接；第六IGBTT6的集電極與第五IGBTT5的發射極連接；第六驅動板K6的兩個信號輸出端分別與第六IGBTT6的柵極和發射極連接；第六IGBTT6的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第三吸收電容C13的正極與第五IGBTT5的集電極連接；第三吸收電容C13的負極與第六IGBTT6的發射極連接；
[0021] 所述檢測電路包括霍爾電壓傳感器SVl、第一-第三霍爾電流傳感器SC1-SC3 ;霍爾電壓傳感器SVl的正輸入端與濾波電感L的右端連接；霍爾電壓傳感器SVl的負輸入端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一霍爾電流傳感器SCl串接于第一 IGBTTl的發射極的引出端U ;第二霍爾電流傳感器SC2串接于第三IGBTT3的發射極的引出端V ;第三霍爾電流傳感器SC3串接于第五IGBTT5的發射極的引出端W。[0022]具體實施時，所述第一-第六整流二極管D1-D6的反向擊穿電壓均為5000V，通態平均電流均為300A。所述支撐電容Cl的電容量均為3.6mF。所述預充電電阻Re的電阻值均為100 Ω，功率均為300W。所述第一-第六IGBTT1-T6的額定電壓均為3300V，額定電流均為800A。所述第一-第六驅動板K1-K6均為1IPSE1A33-60型驅動板。所述第一-第三吸收電容C11-C13的額定電壓均為2000V，電容量均為1.0 μ F。
【權利要求】
1.一種掘進機變頻器，其特征在于:包括三相橋式不可控整流電路、濾波電路、預充電電路、放電電路、逆變電路、檢測電路； 所述三相橋式不可控整流電路由第一-第六整流二極管(D1-D6)組成； 所述濾波電路包括濾波電感(L)、支撐電容(Cl);濾波電感(L)的左端與三相橋式不可控整流電路的正輸出端連接；支撐電容(Cl)的正極與濾波電感(L)的右端連接；支撐電容(Cl)的負極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接； 所述預充電電路包括預充電電阻(Re);預充電電阻(Re)的左端與濾波電感(L)的右端連接；預充電電阻(Re)的右端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接； 所述放電電路包括第一放電電阻(RH)、第二放電電阻(Rf2);第一放電電阻(Rfl)的左端、第二放電電阻(Rf2)的左端均與濾波電感(L)的右端連接；第一放電電阻(Rfl)的右端、第二放電電阻(Rf2)的右端均與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接； 所述逆變電路包括第一-第六IGBT (T1-T6)、第一-第六驅動板(K1-K6)、第一-第三吸收電容(C11-C13);第一 IGBT (Tl)的集電極與濾波電感(L)的右端連接；第一驅動板(Kl)的兩個信號輸出端分別與第一 IGBT (Tl)的柵極和發射極連接；第二 IGBT (T2)的集電極與第一 IGBT (Tl)的發射極連接；第二驅動板(K2)的兩個信號輸出端分別與第二 IGBT(T2)的柵極和發射極連接；第二 IGBT (T2)的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一吸收電容(ClI)的正極與第一 IGBT (Tl)的集電極連接；第一吸收電容(ClI)的負極與第二 IGBT (T2)的發射極連接；第三IGBT (T3)的集電極與濾波電感(L)的右端連接；第三驅動板(K3)的兩個信號輸出端分別與第三IGBT (T3)的柵極和發射極連接；第四IGBT (T4)的集電極與第三IGBT (T3)的發射極連接；第四驅動板(K4)的兩個信號輸出端分別與第四IGBT (T4)的 柵極和發射極連接；第四IGBT (T4)的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第二吸收電容(C12)的正極與第三IGBT (T3)的集電極連接；第二吸收電容(C12)的負極與第四IGBT (T4)的發射極連接；第五IGBT (T5)的集電極與濾波電感(L)的右端連接；第五驅動板(K5)的兩個信號輸出端分別與第五IGBT (T5)的柵極和發射極連接；第六IGBT (T6)的集電極與第五IGBT (T5)的發射極連接；第六驅動板(K6)的兩個信號輸出端分別與第六IGBT (T6)的柵極和發射極連接；第六IGBT (T6)的發射極與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第三吸收電容(C13)的正極與第五IGBT(T5)的集電極連接；第三吸收電容(C13)的負極與第六IGBT (T6)的發射極連接； 所述檢測電路包括霍爾電壓傳感器(SVl )、第一-第三霍爾電流傳感器(SC1-SC3);霍爾電壓傳感器(SVl)的正輸入端與濾波電感(L)的右端連接；霍爾電壓傳感器(SVl)的負輸入端與三相橋式不可控整流電路的負輸出端連接；第一霍爾電流傳感器(SCl)串接于第一 IGBT (Tl)的發射極的引出端(U);第二霍爾電流傳感器(SC2)串接于第三IGBT (T3)的發射極的引出端(V);第三霍爾電流傳感器(SC3)串接于第五IGBT (T5)的發射極的引出端(W)。
2.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述第一-第六整流二極管(D1-D6)的反向擊穿電壓均為5000V，通態平均電流均為300A。
3.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述支撐電容(Cl)的電容量均為 3.6mF。
4.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述預充電電阻(Re)的電阻值均為100 Ω，功率均為300W。
5.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述第一-第六IGBT(Τ1-Τ6)的額定電壓均為3300V，額定電流均為800Α。
6.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述第一-第六驅動板(Κ1-Κ6)均為1IPSE1A33-60型驅動板。
7.根據權利要求1所述的掘進機變頻器，其特征在于:所述第一-第三吸收電容(C11-C13)的額定電壓均為2000V，電容量均為1.0 μ F。
【文檔編號】H02M5/458GK203574549SQ201320769709
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】張桂成, 夏建民, 李勇斌, 趙豆, 王春麗, 王惠萍, 鞠焱 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司