專利名稱：一種戶外箱式變頻控制站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，特別是關(guān)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)遠(yuǎn)離主控室的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制
技術(shù)，具體的講是一種戶外箱式變頻控制站。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，例如冶金料場、碼頭料場等場合，場地開闊，現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)電機(jī)遠(yuǎn)離主 控室，在這種情況下，可以采用低壓變頻驅(qū)動(dòng)對電機(jī)進(jìn)行控制，然而，低壓變頻驅(qū)動(dòng)需要大 截面電纜供電，造價(jià)非常高。 也有采用高壓變頻器驅(qū)動(dòng)對電機(jī)進(jìn)行控制的方案，然而在這種方案中電機(jī)、變頻 器及電纜的造價(jià)很高。 還有采用恒速電機(jī)驅(qū)動(dòng)對電機(jī)進(jìn)行控制的方案，然而這種方案的啟動(dòng)電流較大， 對供電系統(tǒng)的沖擊比較大，不能同時(shí)啟動(dòng)，整個(gè)作業(yè)線啟動(dòng)時(shí)間比較長，運(yùn)行速度也不可調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案存在的不足，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種戶外箱式變頻控制 站，用以降低供電電纜、電機(jī)和變頻器的造價(jià)，降低啟動(dòng)電流，并使電機(jī)運(yùn)行速度可控。
本發(fā)明的目的是，提供一種戶外箱式變頻控制站，該戶外箱式變頻控制站包括兩 個(gè)部分箱內(nèi)部分和箱外部分，箱外部分由帶有負(fù)荷開關(guān)箱的整流變壓器及其保護(hù)罩組成， 負(fù)荷開關(guān)位于高壓輸入端與整流變壓器之間，用于輸入外部提供的高壓電，并接通或斷開 高壓電源；整流變壓器，用于對輸入的高壓電源進(jìn)行降壓，輸出低壓電源；箱內(nèi)部分包括 低壓母線、配電開關(guān)、變頻器、10控制裝置、散熱裝置、箱體等設(shè)備；所述的變頻器用于對整 流變壓器輸出的低壓電源進(jìn)行變頻處理，并向外部交流電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電源；所述的IO控制 裝置用于對變頻器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制；所述的散熱裝置用于對箱體內(nèi)部進(jìn)行散熱，接受 IO控制裝置的控制；所述的箱體用于容納低壓母線、配電開關(guān)、變頻器、IO控制裝置以及散 熱裝置等設(shè)備。 本發(fā)明的戶外箱式變頻控制站，采用高壓6kV或10kV供電，降低了供電電纜的造 價(jià)；采用低壓電機(jī)和低壓變頻器驅(qū)動(dòng)400V或690V，降低了電纜、電機(jī)和變頻器的造價(jià)。該 戶外箱式變頻控制站內(nèi)置遠(yuǎn)程IO控制系統(tǒng)，可以處理附近設(shè)備的輸入輸出信號(hào)，并通過網(wǎng) 線與主控室進(jìn)行信息傳輸。該戶外箱式變頻控制站采用密閉隔熱箱體，通過自動(dòng)控制的散 熱裝置，有效地保證了箱內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。該戶外箱式變頻控制站代替了遠(yuǎn)程電氣室，節(jié) 省了大量的土建工程量，而且安裝非常方便。該戶外箱式變頻控制站還可以通過整體備件 快速更換的方法實(shí)現(xiàn)快速維修。整個(gè)作業(yè)線可以實(shí)現(xiàn)同步啟動(dòng)，有效減少了整個(gè)作業(yè)線的 啟動(dòng)時(shí)間，運(yùn)行速度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，給定和控制指令由遠(yuǎn)程10或網(wǎng)線傳送到變頻 器。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站的原理框圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站的示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站箱體的箱門示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站的箱體與所容納電器布置示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 如圖1所示，本發(fā)明具體實(shí)施方式
的戶外箱式變頻控制站包括兩個(gè)部分箱內(nèi)部 分和箱外部分，箱外部分由帶有負(fù)荷開關(guān)101的整流變壓器102及其保護(hù)罩組成，負(fù)荷開關(guān) 101位于高壓輸入端與整流變壓器102之間，用于輸入外部提供的高壓電，并接通或斷開高 壓電源；整流變壓器102用于對輸入的高壓電源進(jìn)行降壓，輸出低壓電源；箱內(nèi)部分包括 低壓母線108、配電開關(guān)109、變頻器103、 IO控制裝置104、散熱裝置105、箱體等設(shè)備；所 述的變頻器103用于對整流變壓器102輸出的低壓電源進(jìn)行變頻處理，并向外部交流電機(jī) 輸出驅(qū)動(dòng)電源；10控制裝置104用于對變頻器103及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制；所述的散熱裝置 105用于對箱體內(nèi)部進(jìn)行散熱，接受IO控制裝置104的控制；箱體用于容納低壓母線108、 配電開關(guān)109、變頻器103、 10控制裝置104以及散熱裝置105等設(shè)備。
為了限制電流沖擊，可根據(jù)變頻器103的容量大小加入相應(yīng)的電抗器107。 10控 制裝置104可以選擇PLC工控模塊。散熱裝置105可以選擇空調(diào)。
實(shí)施例1 如圖2所示，本實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站包括1臺(tái)負(fù)荷開關(guān)201，1臺(tái)整流變 壓器202，一個(gè)低壓母線210，多臺(tái)配電開關(guān)(203a、203b和203c)，多臺(tái)變頻器(205a、205b 和205c)及配套電抗器(204a、204b和204c) ， 1臺(tái)作為遠(yuǎn)程10控制裝置的可編程控制器 206 (PLC)和就地操作的人機(jī)界面207，1臺(tái)自動(dòng)控制的散熱裝置208，該戶外箱式變頻控制 站可對多臺(tái)電動(dòng)機(jī)(209a、209b和209c)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。 可編程控制器206具有以太網(wǎng)口和信號(hào)接口，分別與外部網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)進(jìn)行通 信。可編程控制器206與人機(jī)界面207和散熱裝置208連接，通過人機(jī)界面207進(jìn)行人機(jī) 交互，并控制散熱裝置208工作。可編程控制器206的工作電源取自整流變壓器的低壓端。
如圖3所示，本實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站包括箱內(nèi)部分和箱外部分。箱內(nèi)部 分具有一個(gè)箱體301，箱體301為密閉箱式結(jié)構(gòu)，箱體301用于容納低壓母線、配電開關(guān)、電抗器、變頻器、PLC和箱內(nèi)換熱器。箱外部分由高壓輸入端307和帶有負(fù)荷開關(guān)303的整流 變壓器302及其保護(hù)罩305組成，負(fù)荷開關(guān)303接通或斷開高壓輸入端307的高壓電源。保 護(hù)罩305可以為鐵質(zhì)保護(hù)罩，用于封閉保護(hù)整流變壓器的接線端。 箱體301具有支架304和散熱器介質(zhì)管道口 311 ，支架304用于承載散熱裝置的箱 外換熱器，散熱器介質(zhì)管道口 311用于使帶有密封圈的介質(zhì)管道穿過，介質(zhì)管道的一端連 接箱內(nèi)換熱器，介質(zhì)管道的另 一端連接箱外換熱器。 箱體301內(nèi)部具有一組封閉母線306(可為三項(xiàng)封閉母線)，封閉母線與變壓器的 低壓端連接。整流變壓器302放置于箱體301的旁邊。 箱體301具有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線進(jìn)出線孔(308a、308b、308c)，用于使帶有密封圈的電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線穿過。 箱體301具有網(wǎng)線進(jìn)出線孔309和控制信號(hào)線進(jìn)出線孔310，網(wǎng)線進(jìn)出線孔309用 于使帶有密封圈的網(wǎng)線穿過，控制信號(hào)線進(jìn)出線孔310用于使帶有密封圈的控制信號(hào)線穿 過。 如圖4所示，本實(shí)施例的箱體可具有箱門(401,402)，用于維護(hù)低壓母線、配電開 關(guān)、電抗器、變頻器、PLC和箱內(nèi)換熱器，正常運(yùn)行時(shí)處于密閉狀態(tài)。箱門(401,402)可根據(jù) 箱體的尺寸做成單開門、雙開門、折疊門或其組合。 本實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站采用高壓6kV-10kV供電，降低了供電電纜的造 價(jià)；采用低壓電機(jī)和低壓變頻器驅(qū)動(dòng)，降低了電機(jī)和變頻器的造價(jià)；有效地解決了現(xiàn)有方 案存在的不足。
實(shí)施例2 如圖5所示，本實(shí)施例的戶外箱式變頻控制站包括箱內(nèi)部分和箱外部分，箱外部 分包括與高壓輸入端相連接的一個(gè)負(fù)荷開關(guān)；與負(fù)荷開關(guān)相連接的整流變壓器。箱內(nèi)部 分包括與整流變壓器輸出端相連接的低壓母線、四個(gè)配電開關(guān)、一臺(tái)散熱裝置和一臺(tái)可編 程控制器(PLC)。 每個(gè)配電開關(guān)各連接一個(gè)變頻器及配套電抗器；PLC分別與4臺(tái)變頻器連接并通 過自身以太網(wǎng)口和信號(hào)接口分別與外部網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)相連接。 散熱裝置也可以采用熱機(jī)循環(huán)冷卻系統(tǒng)(如空調(diào))，該空調(diào)具有蒸發(fā)器和冷凝 器，蒸發(fā)器(即箱內(nèi)換熱器)通過介質(zhì)管道與箱外換熱器相連接，蒸發(fā)器對箱體內(nèi)的空氣進(jìn) 行散熱，冷凝器(即箱外換熱器)。 一個(gè)優(yōu)選的散熱方案是，將空調(diào)箱內(nèi)換熱器的介質(zhì)管道 與變頻器的散熱片相連接，直接對變頻器進(jìn)行散熱?？照{(diào)箱內(nèi)換熱器與PLC相連接，接受 PLC的控制。 散熱裝置也可以采用水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該水循環(huán)冷卻系統(tǒng)具有水箱和風(fēng)冷器，箱 內(nèi)換熱器包括水箱并通過介質(zhì)管道與箱外換熱器的風(fēng)冷器相連接，水箱對箱體內(nèi)的空氣進(jìn) 行散熱，箱外換熱器包括風(fēng)冷器。 一個(gè)優(yōu)選的散熱方案是，將介質(zhì)管道與變頻器的散熱片相 連接，直接對變頻器進(jìn)行散熱。 四臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別與四臺(tái)變頻器一一對應(yīng)的連接。箱體內(nèi)安裝有低壓母線、四個(gè)配 電開關(guān)、電抗器、變頻器、PLC及散熱裝置的箱內(nèi)換熱器。 箱體具有支架和散熱器介質(zhì)管道口，支架用于承載散熱裝置的箱外換熱器，散熱 器介質(zhì)管道口用于使帶有密封圈的介質(zhì)管道穿過，介質(zhì)管道的一端連接箱內(nèi)換熱器，介質(zhì)管道的另一端連接箱外換熱器。箱體內(nèi)具有一組封閉母線(可為三項(xiàng)封閉母線)，封閉母線 與變壓器的低壓端連接。變壓器可靠近機(jī)箱放置。箱體具有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線進(jìn)出線孔，用于 帶有密封圈的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線穿過。箱體具有網(wǎng)線進(jìn)出線孔和控制信號(hào)線進(jìn)出線孔，網(wǎng)線進(jìn) 出線孔，用于帶有密封圈的網(wǎng)線穿過，控制信號(hào)線進(jìn)出線孔用于帶有密封圈的控制信號(hào)線 穿過。箱體可具有兩個(gè)箱門，用于維護(hù)低壓母線、配電開關(guān)、電抗器、變頻器、PLC和箱內(nèi)換 熱器時(shí)的開啟或正常運(yùn)行時(shí)的密閉防護(hù)。箱門可根據(jù)機(jī)箱的尺寸做成單開門、雙開門、折疊 門或其組合。 如圖6所示，戶外箱式變頻控制站的工作流程包括
向戶外箱式變頻控制站輸入6kV至10kV的高壓電；
使負(fù)荷開關(guān)閉合； 整流變壓器對輸入的6kV至10kV的高壓電進(jìn)行降壓，輸出400V或690V的低電 壓； 使配電開關(guān)閉合； 將整流變壓器輸出的400V或690V的低電壓施加給變頻器及配套電抗器；
變頻器接受PLC的控制，將400V或690V的變頻電源施加給電動(dòng)機(jī)；
PLC由遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)進(jìn)行控制或由本地人機(jī)界面進(jìn)行控制；
采用散熱器對變頻器散熱。 本發(fā)明的戶外箱式變頻控制站，采用高壓6kV或10kV供電，降低了供電電纜的造 價(jià)；采用低壓電機(jī)和低壓變頻器驅(qū)動(dòng)400V或690V，降低了電機(jī)和變頻器的造價(jià)。該戶外箱 式變頻控制站內(nèi)置遠(yuǎn)程10控制系統(tǒng)，可以處理附近設(shè)備的輸入輸出信號(hào)，并通過網(wǎng)線與主 控室進(jìn)行信息傳輸。該戶外箱式變頻控制站采用密閉隔熱箱體，通過自動(dòng)控制的散熱裝置， 有效地保證了箱內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。該戶外箱式變頻控制站代替了遠(yuǎn)程電氣室，節(jié)省了大 量的土建工程量，而且安裝非常方便。該戶外箱式變頻控制站還可以通過整體備件快速更 換的方法實(shí)現(xiàn)快速維修。整個(gè)作業(yè)線可以實(shí)現(xiàn)同步啟動(dòng)，有效減少了整個(gè)作業(yè)線的啟動(dòng)時(shí) 間，運(yùn)行速度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，給定和控制指令由遠(yuǎn)程10或網(wǎng)線傳送到變頻器。
本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例 的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員， 依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi) 容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的戶外箱式變頻控制站包括兩個(gè)部分箱內(nèi)部分和箱外部分，箱外部分由帶有負(fù)荷開關(guān)箱的整流變壓器及其保護(hù)罩組成，負(fù)荷開關(guān)位于高壓輸入端與整流變壓器之間，用于輸入外部提供的高壓電，并接通或斷開高壓電源；整流變壓器，用于對輸入的高壓電源進(jìn)行降壓，輸出低壓電源；箱內(nèi)部分包括低壓母線、配電開關(guān)、變頻器、IO控制裝置、散熱裝置、箱體等設(shè)備；所述的變頻器用于對整流變壓器輸出的低壓電源進(jìn)行變頻處理，并向外部交流電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電源；所述的IO控制裝置用于對變頻器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制；所述的散熱裝置用于對箱體內(nèi)部進(jìn)行散熱，接受IO控制裝置的控制；所述的箱體用于容納低壓母線、配電開關(guān)、變頻器、IO控制裝置以及散熱裝置等設(shè)備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的戶外箱式變頻控制站還包括電抗器，連接于所述變頻器的輸入端，用于限制電流沖擊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的戶外箱式變頻控制站包括多個(gè)變頻器和對應(yīng)的多個(gè)電抗器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的戶外箱式變頻控制站還包括人機(jī)介面裝置，與所述的IO控制裝置相連接，用于進(jìn)行人機(jī)交互。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的I0控制裝置包括 網(wǎng)絡(luò)通信接口 ，用于與外部遠(yuǎn)端控制裝置相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的散熱裝置包括箱 外換熱器和箱內(nèi)換熱器，所述的箱外換熱器用于與箱外環(huán)境進(jìn)行熱交換；所述的箱內(nèi)換熱器，通過管路與所述的箱外換熱器相連接，用于對箱內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的箱內(nèi)換熱器，通過 管路分別與所述的箱外換熱器及變頻器連接，對變頻器進(jìn)行直接冷卻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的箱體包括 箱門，用于維護(hù)時(shí)的開啟或正常運(yùn)行時(shí)的密閉防護(hù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的箱體為密閉隔熱 箱體，所述的密閉隔熱箱體具有電動(dòng)機(jī)接線端口 、信號(hào)端口和通信端口 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外箱式變頻控制站，其特征在于，所述的高壓電源是指 6kV至10kV的高壓電源；所述的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源是指lkV以下的電源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種戶外箱式變頻控制站，該控制站包括箱內(nèi)部分和箱外部分，箱外部分由高壓輸入端和帶有負(fù)荷開關(guān)箱的整流變壓器及其保護(hù)罩組成，負(fù)荷開關(guān)位于高壓輸入端與整流變壓器之間，用于輸入外部提供的高壓電，并接通或斷開高壓電源；整流變壓器，用于對輸入的高壓電源進(jìn)行降壓，輸出低壓電源。箱內(nèi)部分包括低壓母線、配電開關(guān)、變頻器(用于對整流變壓器輸出的低壓電源進(jìn)行變頻處理，并向外部交流電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電源)、IO控制裝置(用于對變頻器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制)、散熱裝置(用于對箱體內(nèi)部進(jìn)行散熱，接受IO控制裝置的控制)、箱體(用于容納低壓母線、配電開關(guān)、變頻器、IO控制裝置以及散熱裝置等設(shè)備)。
文檔編號(hào)H02B1/00GK101764570SQ201010112009
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者岳淳, 李永生, 過志偉 申請人:中冶京誠工程技術(shù)有限公司;北京京誠瑞達(dá)電氣工程技術(shù)有限公司