[发明专利]一种1140V矿用安全型永磁直驱变频式一体机

说明书

本发明公开了一种1140V矿用安全型永磁直驱变频式一体机，包括永磁同步电动机，所述永磁同步电动机上方固定安装有变频器整体，所述变频器整体分为多个腔体，所述腔体包括动力电源接线腔、直流电抗器接线腔，所述腔体内部包含能够实现永磁同步电动机矢量控制的主控单元、整流器件、电容储能模块和逆变功率单元，所述永磁同步电动机为具有六相独立线圈绕组的永磁同步电动机，所述此一体机使用水冷散热器进行散热。本发明的有益效果是，结构简单，实用性强。

技术领域

本发明涉及电力拖动领域，特别是一种1140V矿用安全型永磁直驱变频式一体机。

背景技术

目前，1140V矿用隔爆型兼本质安全型变频器和驱动电机被广泛应用于矿山自动化领域，而在实际煤矿井下应用现场，一般会将电机与变频器分开设置，有的场合电机距离变频器数百米远，过长的电缆不仅会使成本增加，而且易产生射频干扰信号影响系统中其他设备正常工作，另外，1140V变频器长距离变频供电会造成电机端电压尖峰过大引起电机绝缘老化甚至击穿从而损坏电机。采用永磁直驱式变频电机一体机，将变频器与电机组合在一起，减小体积、节省井下有限空间的同时还极大减小了连接电缆对系统性能的影响，使生产过程更加高效、安全、稳定。

现有的变频器逆变部分一般采用传统两电平或结构稍复杂的三电平拓扑结构，虽然两电平拓扑结构简单，但对逆变单元采用的功率元器件耐压要求较高，输出谐波含量大，会使控制电机产生较大的脉动转矩，电机使用寿命大大缩短；三电平拓扑结构虽然能改善两电平存在的问题，但三电平控制方式复杂、功率元器件数量多。本发明的变频器逆变部分采用两组两电平逆变单元串联的形式，每相桥臂上采用1700V IGBT模块串联组成，从而降低了对功率器件的耐压要求，节约了成本。传统两电平或三电平拓扑结构下的变频器输出侧只包含三相输出，实际使用中只能连接具有三相输入电源的电动机，因而限制了变频器和具有多相独立线圈绕组的电动机的应用范围。

目前，煤矿井下使用的变频调速一体机为具有多相输入的异步感应电机，驱动部分除了电机还包含减速器、液力耦合器等，系统结构复杂，耗电量大，占用较大的空间，永磁同步电机具有结构简单、体积小、低速大转矩、效率高、维护方便等优点，将变频器与永磁同步电机结合在一起形成一体机除了能充分发挥永磁同步直驱电机固有的优良特性外，还能消除变频器对独立电机控制过程中外在因素的不利影响，提高控制性能，减小故障发生率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种1140V矿用安全型永磁直驱变频式一体机。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种1140V矿用安全型永磁直驱变频式一体机，包括永磁同步电动机，所述永磁同步电动机上方固定安装有变频器整体，所述变频器整体分为多个腔体，所述腔体包括动力电源接线腔、直流电抗器接线腔，所述腔体内部包含能够实现永磁同步电动机矢量控制的主控单元、整流器件、电容储能模块和逆变功率单元，所述永磁同步电动机为具有六相独立线圈绕组的永磁同步电动机，所述此一体机使用水冷散热器进行散热。

所述变频器整体的整流部分采用三相半控桥式整流，使用二极管串联电阻接入一相输入回路的独特形式提供上电回路，省去了传统主回路结构中使用的输入接触器和可控硅，简化了电路结构、降低了生产成本。

所述变频器整体内设有水冷板，所述水冷板内嵌水路通道与永磁同步电动机内部水道串接形成一个供水冷却回路，结构简单、维护方便。

所述水冷板进出水口与永磁同步电动机水道连接处采用O型密封圈进行密封，防止冷却水外溢。

所述变频器整体壳体表面设有具有参数显示和带电指示功能的指示装置，所述变频器整体壳体表面设有与外部信号和主回路电缆连接的接口。

所述变频器整体内的直流母线上串接直流电抗器，改善了滤波效果，提高了输入侧的功率因数。

所述电容储能模块由两组电容组串联组成，每组电容组由多个电容并联组成，每组电容组两端还并联有均压电阻。