[发明专利]隔爆兼本质安全型变频器及设备

说明书

本发明提供一种隔爆兼本质安全型变频器及设备，其包括第一滤波单元与电网电源连接；整流回馈单元，与所述第一滤波单元连接，用于进行交流电压信号与直流电压信号的转换，所述整流回馈单元为嵌套式中点导向的拓扑架构，且为五电平功率模块；逆变单元，用于进行直流电压信号与交流电压信号的转换，所述逆变单元为嵌套式中点导向的拓扑架构，且为五电平功率模块；直流母线单元，分别与所述整流回馈单元及所述逆变单元连接，用于传递直流电压信号；第二滤波单元，分别与所述逆变单元及电动机连接；控制器，分别与所述第一滤波单元、整流回馈单元、逆变单元及第二滤波单元连接，以控制所述第一滤波单元、整流回馈单元、逆变单元及第二滤波单元的运行。

技术领域

本发明涉及变频器领域，尤其涉及一种隔爆兼本质安全型变频器及设备。

背景技术

作为大型顺槽带式输送机的关键元部件设备，如大功率软启动装置，需要完全依赖国外进口，造成设备投资增加，售后服务很难到位，备品备件不易采购的局面。另外，目前国内大型顺槽带式输送机单机驱动功率在800kW以上时，其软启动方式多采用电动机直接空载启动，配合CST或者调速型液力耦合器进行带式输送机软启动的方案。其缺点在于，通过CST或者调速型液力耦合器实现软启动方案对机械设备以及电网冲击较大，虽然基本能满足软启动的要求，但无法控制运行速度，工作可靠性、调速性能、功率平衡性能、速度同步性能等均不能很好满足现场使用要求；且维护困难，使用维护费用较高；最重要的一点机械滑差的存在导致电动机在低速运行下其温度的快速上升，从而无法实现长距离顺槽带式输送机的低速验带功能。

变频驱动在煤矿刮板机、带式输送机、绞车、立井提升、采煤机电牵引、风机及水泵等多种工矿都有应用。变频驱动装置既可用于刮板输送机、带式输送机、绞车及立井提升等恒转矩负载，又可用于煤矿井下风机、水泵等恒功率负载。

国内从2004年开始采用高压变频器作为软启动装置运用于非防爆工作面的大型带式输送机上。该应用取得了显著的效果，现已经广泛运用。但顺槽带式输送机电气软启动目前仅有低压防爆变频器可供选择，随着科学技术的进步和大型矿井的出现，急需研制大功率高压防爆变频器来实现软启动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种隔爆兼本质安全型变频器及设备。

为了解决上述问题，本发明提供一种隔爆兼本质安全型变频器，其包括：第一滤波单元，与电网电源连接；整流回馈单元，与所述第一滤波单元连接，用于进行交流电压信号与直流电压信号的转换，所述整流回馈单元为嵌套式中点导向的拓扑架构，且为五电平功率模块；逆变单元，用于进行直流电压信号与交流电压信号的转换，所述逆变单元为嵌套式中点导向的拓扑架构，且为五电平功率模块；直流母线单元，分别与所述整流回馈单元及所述逆变单元连接，用于传递直流电压信号；第二滤波单元，分别与所述逆变单元及电动机连接；控制器，分别与所述第一滤波单元、整流回馈单元、逆变单元及第二滤波单元连接，以控制所述第一滤波单元、整流回馈单元、逆变单元及第二滤波单元的运行。

进一步，所述整流回馈单元由两个三电平拓扑结构通过飞跨电容嵌套出一个五电平结构，两个三电平拓扑通过飞跨电容呈镜像对称。

进一步，所述逆变单元由两个三电平拓扑结构通过飞跨电容嵌套出一个五电平结构，两个三电平拓扑通过飞跨电容呈镜像对称。

进一步，所述整流回馈单元的架构与所述逆变单元的架构通过所述直流母线单元呈镜像对称。

进一步，所述直流母线单元包括至少一直流电容。

进一步，所述变频器还包括预充电变压器，所述预充电变压器与所述直流母线单元连接，用于对所述直流母线单元预充电。

进一步，所述变频器还包括功率接口板，所述第一滤波单元、整流回馈单元、逆变单元及第二滤波单元的监控信息通过所述功率接口板与所述控制器连接。