CN209767416U - 一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，包括：主变频器和分变频器，所述主变频器的信号输入端与交流电源电连接，所述主变频器与所述分变频器之间设置有负荷电缆，所述主变频器与所述分变频器通过所述负荷电缆并联连接，且所述主变频器内部的整流器功率大于所述分变频器连接的电动机功率之和。由于主变频器与分变频器之间设置有负荷电缆，主变频器外接交流电源实现变频器和电动机的正常工作，如果存在一个或多个电机被拖走时产生再生能量，则一个或多个电机产生的再生能量就可以通过负荷电缆和直流母线传输到其他电机，以电动的方式消耗吸收了。进而实现了无需外加能量回馈装置，也可以对再生能量实现最大限度的利用。

Description

一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置

技术领域

本实用新型涉及矿用高压变频器技术领域，具体涉及一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置。

背景技术

在同一个电力拖动***中的一个或多个传动有时会发生从电机端发电得到的能量反馈到传动的变频器中来，这种现象叫“再生能量”。这种情况一般发生在电机被拖着走的时候，也就是被一个远远高于设定值的旋转拖动的时候，或者是当传动电机发生制动以提供足够的张力的时候，如放卷***中的传动电机。

传统意义上的PWM变频器并没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，因此所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的母线电压升高。为了避免产生此情况，传统的应用中大部分将再生的电能通过制动单元的制动电阻转换为热能消耗掉或者增加能量回馈装置。

现有的变频器能量回馈装置普遍结构如图1所示，包括控制***、整流器、隔离变压器(其功能为滤波电路，通过隔离变压器滤波为滤波方式的一种)和逆变器。但是每个变频器均需要对应一套变频器能量回馈装置，不仅提高了成本，还使得矿用高压变频器复杂化。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，包括：主变频器和分变频器，所述主变频器的信号输入端与交流电源电连接，所述主变频器与所述分变频器之间设置有负荷电缆，所述主变频器与所述分变频器通过所述负荷电缆并联连接，且所述主变频器内部的整流器功率大于所述分变频器连接的电动机功率之和。

采用上述实现方式，由于主变频器与分变频器之间设置有负荷电缆，主变频器外接交流电源实现变频器和电动机的正常工作，如果存在一个或多个电机被拖走时产生再生能量，则一个或多个电机产生的再生能量就可以通过负荷电缆传输到其他电机，以电动的方式消耗吸收了。进而实现了无需外加能量回馈装置，也可以对再生能量实现最大限度的利用。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述主变频器包括第一整流器、第一薄膜电容器和第一逆变器。所述第一薄膜电容器与所述第一整流器和所述第一逆变器之间均设置有两组直流母线，所述第一薄膜电容器分别与所述第一整流器和所述第一逆变器通过直流母线电连接，所述负荷电缆的信号输入端与设置在所述第一薄膜电容器和第一逆变器之间的直流母线电连接，其中，不同所述负荷电缆对应连接不同所述直流母线。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述分变频器包括第二整流器、第二薄膜电容器和第二逆变器，所述第二薄膜电容器与所述第二整流器和所述第二逆变器之间均设置有两组直流母线，所述第二薄膜电容器分别与所述第二整流器和所述第二逆变器通过直流母线电连接，所述负荷电缆分别与设置在所述第一薄膜电容器和第一逆变器之间的直流母线电连接，其中，不同所述负荷电缆对应连接不同所述直流母线。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述第一薄膜电容器和所述第二薄膜电容器均包括隔离电容，且所述第一薄膜电容器内的隔离电容电容量大于所述第二薄膜电容器内的隔离电容。

结合第一方面或第一方面第一至三种任一可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述分变频器包括多个，多个所述分变频器对应的额定电压、相位和频率均相同。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述分变频器与所述主变频器对应的额定电压相同。

结合第一方面，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述主变频器和分变频器均连接有电动机。

结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述电动机的工作状态包括电机扭矩、电机旋转同向和电机扭矩、电机旋转反向。

附图说明

图1为现有技术中的能量回馈装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种三个变频器工作示意图；

图1-2中，符号表示为：

1-主变频器，2-分变频器，3-负荷电缆，4-第一整流器，5-第一薄膜电容器，6-第一逆变器，7-直流母线，8-第二整流器，9-第二薄膜电容器，10-第二逆变器，11-电动机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图2为本实用新型实施例提供的一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置结构示意图，参见图2，本实施例中的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置包括：一个主变频器1和多个分变频器2，所述主变频器1的信号输入端与交流电源电连接，所述主变频器1与多个所述分变频器2之间设置有负荷电缆3，所述主变频器1与所述分变频器2通过所述负荷电缆3并联连接，且所述主变频器1内部的整流器功率大于所述分变频器2连接的电动机功率之和。

进一步，如图1所示所述主变频器1包括第一整流器4、第一薄膜电容器5和第一逆变器6。所述第一薄膜电容器5与所述第一整流器4和所述第一逆变器6之间均设置有两组直流母线7，所述第一薄膜电容器5分别与所述第一整流器4和所述第一逆变器6通过直流母线7电连接，所述负荷电缆3的信号输入端与设置在所述第一薄膜电容器5和第一逆变器6之间的直流母线7电连接，其中，不同所述负荷电缆3对应连接不同所述直流母线7。交流电源接入主变频器1的第一整流器4，经过第一整流器4整流后的直流电作为整个矿用变频器并联直流母线的节能***的直流母线电源。

所述分变频器2包括第二整流器8、第二薄膜电容器9和第二逆变器10，所述第二薄膜电容器9与所述第二整流器8和所述第二逆变器10之间均设置有两组直流母线7，所述第二薄膜电容器9分别与所述第二整流器8和所述第二逆变器10通过直流母线7电连接，所述负荷电缆3分别与设置在所述第一薄膜电容器5和第一逆变器6之间的直流母线7电连接，其中，不同所述负荷电缆3对应连接不同所述直流母线7。

直流电源经过两根负荷电缆3并联至第一台分变频器2的直流母线7上，该台分变频器2的直流母线7电流不再由该台分变频器的第二整流器8整流提供，而是由主变频器上的第一整流器4输出的分流提供。

从第一台的分变频器2直流母线7上再次通过两根负荷电缆3并联至第二台分变频器2的直流母线7上，该台分变频器2的直流母线电流也是由主变频器1上的第一整流器4输出分流提供。同上述第一台、第二台分变频器2连接方式相同，还可以并联多台分变频器2。并联的分变频器2数量根据每台分变频器负载电机与第一整流器4的功率决定。

本实施例中，所述第一薄膜电容器5和所述第二薄膜电容器9均包括隔离电容，且所述第一薄膜电容器5内的隔离电容电容量大于所述第二薄膜电容器9内的隔离电容。

本实施例中，多个所述分变频器2对应的额定电压、相位和频率均相同。由于限定于同类型变频器试验***的特定环境，所有共直流母线73的变频器额定电压应相同。因此，本实施例中所述分变频器2与所述主变频器1对应的额定电压相同。

所述主变频器1和分变频器2均连接有电动机11。所述电动机11的工作状态包括电机扭矩、电机旋转同向和电机扭矩、电机旋转反向。

第一种状态，电机的扭矩与旋转方向相同，电机处于电动状态，功率方向由变频器到电机，参见图2中的电机M1和M4。第二种状态，电机的扭矩与旋转方向相反，电机处于发电状态，功率方向由电机到变频器，参见图2中的电机M2和M3。

如图2中电机M1旋转方向与扭矩方向相同，电机M4旋转方向与扭矩N4方向相同，功率流向电机M1，M4，电机处于电动状态。电机M2旋转方向与扭矩方向相反，电机M3旋转方向与扭矩方向相反，功率流向变频器，电机处于发电状态。

一个示意性实施例，参见图3，通过三台变频器共直流母线，且变频器功率大小不一样说明该***的工作方式。设WA＝75kW、WB＝30kW、WC＝1.5kW，P上的箭头代表功率方向，当电机处于电动状态时，功率流向电机；当电机处于发电状态时，功率流向变频器。电机A处于电动状态，电机B、C处于发电状态，此时电机B、C的整流器不用提供直流母线电源，且有回馈能量到电机A，电机A的整流器只需要提供部分电动能量不用75kW的电动能量，这样***可以完好的运行下去。

但是当电机B由于生产需要突然由发电状态转换成电动状态时，此时不能保证电机B电源由电机B整流器提供，电机B的直流母线可能会从电机A、C母线得到电源，设若都从电机A得到电源，此时B处于电动状态了，不提供电机A回馈能量了，电机A母线不仅得不到电机B提供的发电能量，还要提供电机B的电动能量，那么电机A的整流器可能会超负荷运行，会导致严重的后果，甚至炸机。设若此时电机A、B能量都从C变频器那里得到，这也是有可能的，那电机C整流器不可能承受的起这么大的负荷，则会出现严重的过载。如果仅仅是电机C和电机A共直流母线，那么由电机A机整流器完全可以提供电机A、C电动所需消耗的能量，因为电机C的额定功率远低于A机。这也是为什么选多台变频器测试时，多台共直流母线变频器由一个大功率整流器提供直流母线电源，整流器功率等级为所有电动电机功率之和的原因，这样就不存在整流器超负荷运行炸机现象。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，由于主变频器1与分变频器2之间设置有负荷电缆3，主变频器1外接交流电源实现变频器和电动机的正常工作，如果存在一个或多个电机被拖走时产生再生能量，则一个或多个电机产生的再生能量就可以通过负荷电缆3和直流母线7传输到其他电机，以电动的方式消耗吸收了。进而实现了无需外加能量回馈装置，也可以对再生能量实现最大限度的利用。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，包括：主变频器(1)和分变频器(2)，所述主变频器(1)的信号输入端与交流电源电连接，所述主变频器(1)与所述分变频器(2)之间设置有负荷电缆(3)，所述主变频器(1)与所述分变频器(2)通过所述负荷电缆(3)并联连接，且所述主变频器(1)内部的整流器功率大于所述分变频器(2)连接的电动机功率之和。

2.根据权利要求1所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述主变频器(1)包括第一整流器(4)、第一薄膜电容器(5)和第一逆变器(6)，所述第一薄膜电容器(5)与所述第一整流器(4)和所述第一逆变器(6)之间均设置有两组直流母线(7)，所述第一薄膜电容器(5)分别与所述第一整流器(4)和所述第一逆变器(6)通过直流母线(7)电连接，所述负荷电缆(3)的信号输入端与设置在所述第一薄膜电容器(5)和第一逆变器(6)之间的直流母线(7)电连接，其中，不同所述负荷电缆(3)对应连接不同所述直流母线(7)。

3.根据权利要求2所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述分变频器(2)包括第二整流器(8)、第二薄膜电容器(9)和第二逆变器(10)，所述第二薄膜电容器(9)与所述第二整流器(8)和所述第二逆变器(10)之间均设置有两组直流母线(7)，所述第二薄膜电容器(9)分别与所述第二整流器(8)和所述第二逆变器(10)通过直流母线(7)电连接。

4.根据权利要求3所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述第一薄膜电容器(5)和所述第二薄膜电容器(9)均包括隔离电容，且所述第一薄膜电容器(5)内的隔离电容电容量大于所述第二薄膜电容器(9)内的隔离电容。

5.根据权利要求1-4任一项所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述分变频器(2)包括多个，多个所述分变频器(2)对应的额定电压、相位和频率均相同。

6.根据权利要求5所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述分变频器(2)与所述主变频器(1)对应的额定电压相同。

7.根据权利要求1所述的矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述主变频器(1)和分变频器(2)均连接有电动机(11)。

8.根据权利要求7所述矿用高压变频器并联直流母线的测试装置，其特征在于，所述电动机(11)的工作状态包括电机扭矩、电机旋转同向和电机扭矩、电机旋转反向。