1140V大功率矿用防爆变频器研制

发布时间：2020-05-14 22:14

【摘要】：本文以某企业设计研发大功率矿用防爆变频器为背景,设计了并研制1台1000kW/1140V的大功率矿用变频器。该变频器为两象限变频器,使用ABB ACS800核心控制板,使用DTC直接转矩控制方式对电机进行控制,具有精确的转矩控制及迅速的转矩响应。文中首先分析了国内低压矿用变频器产品市场需求及相关技术情况,对比了其它几种电机起动调速设备,证明了矿用变频器是性价比高的电机控制及调速设备。然后,本文对DTC直接转矩控制算法的发展历程、控制思路及基本原理进行了介绍。对变频器主回路使用的整流二极管、IGBT等关键器件,对其参数计算方法进行了研究,并结合矿用防爆变频器现场使用环境及相关标准要求,完成了主回路器件的设计选型。本文矿用防爆变频器电气设计分为变频器机芯电气设计和辅助控制电路电气设计。机芯电气设计部分,通过光纤转接板进行直流母线电压采集及信号处理、PWM信号光电转换、输出电流采样。通过对IGBT驱动电路进行分析,对IGBT驱动电路进行选型,并对其工作原理及主要性能参数进行了说明。通过对矿用防爆变频器现场控制需求进行研究,对辅助控制电路进行了电气设计,主要包括变频器人机界面、变频器控制接口、主电动机散热风机控制保护电路、变频器水冷散热器监控电路。大功率电力电子器件工作时将产生大量损耗。本文对变频器中整流二极管、IGBT等功率器件损耗计算方法进行分析,并计算了所研制变频器功率器件的损耗。对比分析矿用防爆变频器常用的热管散热、水冷散热两种散热方式,选择采用水冷散热方式并结合所研发变频器器件布置、装置结构等因素,完成了变频器水冷散热器设计。最后,对矿用防爆变频器样机所需进行的电气例行试验要求及试验方法进行了说明,并列举了所研制变频器进行例行试验的相关试验数据,所研制的变频器通过第三方检验机构的型式试验,各项电气性能满足国家相关标准。
【图文】：

2 矿用变频器组成及其调制原理和 PLC 的两路通讯信号，隔爆按钮的 1 组开关量信号集中处理，通口与组态屏进行连接，组态屏将所有数据进行综合显示。同时，接口屏提供 DC24V 电源。隔爆按钮

将主控板和 PLC 的两路通讯信号，隔爆按钮的 1 组开关量信号集中处理，通过RS485 接口与组态屏进行连接，组态屏将所有数据进行综合显示。同时，接口板还为组态屏提供 DC24V 电源。图 2-9 显示部分组成示意图Figure.2-9 Schematic diagram of display part2 软件部分组态屏主界面如图 2-10 所示，，主要可分为运行状态、状态曲线及就地操作按钮三部分：接口板组态屏ACS800主控板RS485PLCRS485DC24VRS485隔爆按钮
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD3;TM921.51

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本文编号：2664017