專利名稱：中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有模塊化體系架構(gòu)的中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和用于驅(qū)動(dòng)具有一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)單元的多驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于在中壓范圍內(nèi)控制和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)包含多個(gè)結(jié)合起來(lái)以提供所需功能性的不同模塊化單元。例如，標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要線路供電(line supply)單元、 終端單元、逆變器單元、電容器組單元、水冷單元、勵(lì)磁單元、控制單元和客戶接口單元。所有這些單元通常組合在一個(gè)系統(tǒng)中。在中壓范圍內(nèi)這樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的每個(gè)單元的尺寸使得其包含在標(biāo)準(zhǔn)化的柜體單元中以便其允許方便的維護(hù)。根據(jù)本申請(qǐng)，可以采用不同類型的配置-單電機(jī)驅(qū)動(dòng)配置，用于同步或異步電機(jī)；-多電機(jī)驅(qū)動(dòng)配置，用于多個(gè)同步或異步電機(jī)或該兩類電機(jī)的組合；-冗余驅(qū)動(dòng)配置，用于具有兩個(gè)繞組系統(tǒng)和兩個(gè)獨(dú)立變換器(converter)的電機(jī)的兩個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)；-雙(twin)配置，帶有兩個(gè)逆變器(inverter)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)，用于具有在兩端由變換器供電的兩個(gè)繞組系統(tǒng)的電機(jī)。由于每個(gè)配置都需要功能單元的不同組合，因此對(duì)于每個(gè)單驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或多驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功能單元的選擇和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組裝必須單獨(dú)地進(jìn)行。本實(shí)用新型的目的是提供一種可以容易地配置和組裝的中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容該目的由包括若干功能單元的中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中每一個(gè)功能單元被包含在標(biāo)準(zhǔn)化柜體單元中從而使得能夠根據(jù)所需輸出功率、電機(jī)配置和過(guò)程而組合不同的功能單兀。根據(jù)一方面提供了一種包含多個(gè)功能單元的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該多個(gè)功能單元中的每一個(gè)選自下列單元-線路供電單元，-輸入電抗器單元，-有源整流器單元，-逆變器單元，-電容器組單元，-終端單元，-控制單元，-水冷單元，-客戶接口單元，[0021]-輸入濾波器單元，-限壓器單元，-電阻器制動(dòng)單元，-制動(dòng)斬波器單元，-隔離器單元，和-勵(lì)磁單元，其中，所述多個(gè)功能單元中的每個(gè)都被包含在標(biāo)準(zhǔn)化柜體單元中從而使得能夠根據(jù)所需輸出功率、電機(jī)配置和過(guò)程而組合不同的功能單元。根據(jù)另一實(shí)施例，所述功能單元可被分開(kāi)提供在彼此相鄰布置的柜體中。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可被配置為具有二極管整流器的單驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括線路供電單元、終端單元、控制單元、逆變器單元、電容器組單元和水冷單元作為功能單元。另外，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是具有有源整流器的多驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括第一有源整流器單元、第一終端單元、第一控制單元、第二有源整流器單元、電容器組單元、限壓器單元、第一逆變器單元、第二終端單元、第二逆變器單元、第三終端單元和第二控制單元、水冷單元和勵(lì)磁單元作為功能單元，上述單元按照上述順序位于柜體內(nèi)(in this order of cabinets)。所述功能單元被提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)的柜體中。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可被配置為具有二極管整流器的雙驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一線路供電單元、第一終端單元、第一控制單元、第一逆變器單元、第一電容器組單元、第二終端單元、第二控制單元、第二逆變器單元、第二電容器組單元、和水冷單元作為功能單元，上述單元按照上述順序位于柜體中。所述功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)的柜體中。另外，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可被配置為具有二極管整流器的冗余驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括第一勵(lì)磁單元、第一水冷單元、第一線路供電單元、第一終端單元、第一控制單元、第一逆變器單元、第一電阻器制動(dòng)單元、第一電容器組單元、隔離器單元、第二電容器組、第二電阻器制動(dòng)單元，第二逆變器單元、第二終端單元、第二控制單元、第二線路供電單元、第二水冷單元和第二勵(lì)磁單元作為功能單元，上述單元按照上述順序位于柜體中。所述功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)的柜體中。

結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖1示意性地示出了作為一個(gè)功能單元的線路供電單元；圖2示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的有源整流器單元；圖3a和北示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的兩個(gè)可選的逆變器單元；圖4示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的電容器組單元；圖5示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的水冷單元；圖6示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的電容器組單元；
圖7示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的限壓器單元；圖8示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的電阻器制動(dòng)單元；圖9a至9d示意性地示出了作為進(jìn)一步的功能單元的可選的勵(lì)磁單元；[0043]圖10示出了中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一配置；圖11示出了中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第二配置；圖12示出了中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第三配置；以及圖13示出了中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第四配置。
具體實(shí)施方式
中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可用于不同種類的應(yīng)用。例如，典型的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹魍七M(jìn)系統(tǒng)， 助推器驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)和泵，軋機(jī)，礦用升降機(jī)，地面?zhèn)鬏敊C(jī)，軋碎機(jī)和礦物磨碎機(jī)(mineral mill)，變速風(fēng)扇和泵，抽水蓄能陸上驅(qū)動(dòng)(pump storage land drives)等等。下述實(shí)施例示出了不同類型的中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由功能單元的子集構(gòu)成。功能單元的集合包括線路供電單元10、輸入電抗器單元20、有源整流器單元30、逆變器單元40、電容器組單元50、終端單元60、控制單元70、水冷單元80、客戶接口單元90、 輸入濾波器單元100、限壓器單元110、電阻器制動(dòng)單元120、制動(dòng)斬波器單元130、隔離器單元140、和勵(lì)磁單元150，可從中選擇功能單元來(lái)建立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。每個(gè)功能單元被構(gòu)建在柜體單元中，該柜體單元可彼此附接從而使得功能單元可以以不同的組合方式進(jìn)行組合。功能單元提供公共DC母線，當(dāng)功能單元組合時(shí)該公共DC 母線互連。當(dāng)組合功能單元時(shí)，其相應(yīng)的柜體單元被操縱為使得其側(cè)壁彼此鄰接。下面對(duì)功能單元進(jìn)行更詳細(xì)的描述。線路供電單元(LSU)如圖1中所示，LSUlO對(duì)AC線路電壓進(jìn)行整流并將電能供應(yīng)給電容器組單元(參見(jiàn)下文)的DC鏈路電容器。LSUlO可包括下述元件-6脈沖和/或12脈沖二極管整流器11。例如，可以結(jié)合線路側(cè)變換器的變壓器采用12脈沖LSUlO。可以將兩個(gè)LSU布置在一起以用于M脈沖應(yīng)用；-緩沖電路12，對(duì)二極管和消弧晶閘管兩端的電壓上升速率(dV/dt)進(jìn)行限制；-di/dt限制電抗器13，對(duì)晶閘管消弧器(crowbar)中的電流上升進(jìn)行限定；-晶閘管消弧器14，其對(duì)應(yīng)于保護(hù)電路，如果變換器中發(fā)生短路該保護(hù)電路被激活。在線路保護(hù)激發(fā)的情況下，整流器11被短路以防止變換器受到進(jìn)一步的損害；-脈沖接口板15，生成激發(fā)(firing)脈沖，激發(fā)脈沖經(jīng)由脈沖發(fā)射器發(fā)送給消弧晶閘管；- 二極管整流器監(jiān)測(cè)單元16，用于整流器中的短路檢測(cè)并用于在檢測(cè)到整流器中的短路時(shí)由脈沖接口板15生成激發(fā)脈沖以啟動(dòng)晶閘管消弧器14中的保護(hù)激發(fā)。輸入電抗器單元(IRU)IRU20用于與6脈沖LSUlO結(jié)合的無(wú)變壓器安裝。IRU20包括輸入電抗器作為供電電纜的電流限制器和確定器(determiner)部分。有源整流器單元(ARU)如圖2中所示，ARU30控制到DC鏈路的能量流并將DC鏈路電壓保持在恒定水平， 而不管供電網(wǎng)中如何變化?？蓪RU30設(shè)計(jì)為6脈沖、3電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自換流式電壓源逆變器。ARU30的主要元件為-相模塊31，具有集成門極換流晶閘管、二極管和鉗位電容器；[0064]-門極單元電源32，其是主要向IGCT供給輔助功率的電隔離單元；-鉗位電路33，具有di/dt扼流圈、一個(gè)或多個(gè)續(xù)流二極管以及一個(gè)或多個(gè)鉗位電容器，以保護(hù)電路免于電流和電壓的過(guò)度上升；-EMC濾波器34，保護(hù)變壓器或電機(jī)免于過(guò)度的電壓斜率；-接口板35，用作與控制單元(COU)中的控制系統(tǒng)的通信接口。IGCT的脈沖激發(fā)邏輯和快速保護(hù)功能也集成在該接口板35上。為了在該接口板和控制單元(COU)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及為了 IGCT的門極激發(fā)信號(hào)，可以使用光纜。-快速短路檢測(cè)單元36，用于監(jiān)測(cè)內(nèi)部電路的短路；-防飽和設(shè)備37，防止變換器變壓器飽和；-電壓和電流測(cè)量裝置，包括用于對(duì)直流電壓進(jìn)行縮放的高壓分壓板38。得到的信號(hào)和來(lái)自AC電流換能器的信號(hào)在電流和電壓測(cè)量接口板39上被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并例如通過(guò)光纜傳送給接口板35。逆變器單元(INU)如圖3a中所示，INU40可包括用于例如3和5MVA的較低額定功率并帶有控制部分和電力電纜終端的6脈沖自換流式電壓源逆變器?？蛇x地，如圖北中所示，INU40可包含用于例如7，9和IlMVA的較高額定功率的6脈沖自換流式電壓源逆變器。一般而言，INU40 可包括鉗位單元41、相模塊42和EMC濾波器43。INU40將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電機(jī)電壓。該自換流式、6脈沖、3電平電壓源逆變器允許四象限操作。根據(jù)本申請(qǐng)，多達(dá)5個(gè)具有不同額定功率的INU40可連接至同一 DC總線。電容器組單元(CBU)如圖4中所示，CBU50包含為INU40提供DC鏈路的DC鏈路電容器51。CBU50對(duì)中間DC電壓進(jìn)行平滑并將整流器與INU40解耦。CBU50包含DC鏈路電容器、充電單元和接地隔離器(earth isolator)?？筛鶕?jù)變換器的額定功率配置該CBU。CBU50 可包括-水冷卻的DC鏈路電容器51；-用于該DC鏈路電容器51的充電單元52，其由輔助變壓器53和小型二極管整流器M組成。在將變換器連接到主功率源之前對(duì)電容器51充電以避免在主斷路器已經(jīng)閉合后產(chǎn)生過(guò)大的沖流。-接地隔離器55，將變換器接地的安全開(kāi)關(guān)。該接地隔離器55只能在DC鏈路電容器51已經(jīng)放電的情況下閉合。-耦合裝置(未示出)，用于監(jiān)測(cè)絕緣電阻。-放電單元(未示出)，需要用其在變換器關(guān)斷時(shí)以及在限壓器單元(VLU)、電阻器制動(dòng)單元(RBU)、有源整流器單元(ARU)和制動(dòng)斬波器單元(BCU)不是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部分時(shí)對(duì) DC鏈路電容器51放電。終端單元(TEU)TEU60可用于終接電力線。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的干線和電機(jī)電纜連接至TETOO內(nèi)它們對(duì)應(yīng)的母線。可將TEU60并入分開(kāi)的柜體中或?qū)⑵洳⑷肫渌δ軉卧墓耋w中。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中存在的TEU60的數(shù)量和類型取決于LSUlO或ARU30的類型和額定功率以及INU40的額定功率。 例如，可將用于較低功率的6脈沖LSUlO的TEU60并入IRU20的柜體內(nèi)。用于低功率INU40的TEU60構(gòu)建在與INU40逆變器相同的柜體內(nèi)。在另一實(shí)例中，與12脈沖LSU和例如7，9 和14MVA的較高額定功率結(jié)合使用的以及與INU/ARU和7，9和IlMVA的額定功率結(jié)合使用的TEU60與控制單元(COU) 70共用單獨(dú)的柜體?？刂茊卧?COU)C0U70優(yōu)選安裝在帶有搖動(dòng)架(swing frame)的TEU60的柜體內(nèi)，控制單元安置在該搖動(dòng)架上。C0U70用于控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)功能單元。C0U70并入了用于其所分配到的INU或ARU30的控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能的硬件。COU還包含到前門上的本地控制面板的接口以及到較高等級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)的接口。C0U70可包含下列元件-控制器，用于控制線路整流器和(一個(gè)或多個(gè))電機(jī)逆變器。-標(biāo)準(zhǔn)I/O設(shè)備，將變換器相關(guān)的硬接線(hardwired)信號(hào)連接至該控制器。-控制面板，用于本地操作的用戶接口。-現(xiàn)場(chǎng)總線接口，用于與較高等級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。-速度和位置編碼器，其為任選的。-輔助電源。C0U70執(zhí)行若干功能，諸如-電機(jī)速度控制-直接轉(zhuǎn)矩控制-有源整流器控制-負(fù)載共享控制-主斷路器控制-診斷-內(nèi)部保護(hù)功能-標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)功能(以避免超頻、電機(jī)過(guò)速、過(guò)壓等等)-外部保護(hù)功能水冷單元(WCU)如圖5中所示，WCU80提供了冷卻系統(tǒng)的主要部分，其適于為主功率元件提供冷卻。當(dāng)使用柜體內(nèi)的自然空氣對(duì)流來(lái)冷卻控制設(shè)備和其他元件時(shí)，冷卻泵和換熱器安裝在 WCU80的內(nèi)部，WCU80與諸如INU40的主功率元件連接。WCU80將冷卻水饋送給主功率元件， 將熱量轉(zhuǎn)移至外部水路并不斷對(duì)內(nèi)部冷卻水進(jìn)行凈化。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中所存在的WCU80的數(shù)量和類型由所需的冷卻容量確定。標(biāo)準(zhǔn)WCU80可包含下列主要元件-兩個(gè)水泵81，以可選間隔交替運(yùn)行?？稍谧儞Q器操作時(shí)對(duì)備用的泵進(jìn)行維修。-水到水(water-to-water)換熱器82，將損耗從內(nèi)部去離子水冷回路轉(zhuǎn)移至原水 (raw water)回路。-膨脹箱，用于壓力補(bǔ)償。-水調(diào)節(jié)回路，用于凈化內(nèi)部冷卻水。-控制和監(jiān)測(cè)裝置，用于控制和監(jiān)測(cè)內(nèi)部冷卻水的溫度、壓力和導(dǎo)電性。WCU80的控制和監(jiān)測(cè)功能包含在C0U100 (參見(jiàn)上文)中。用于這些功能的信號(hào)接口安裝在WCU80內(nèi)的控制水單元的搖動(dòng)架上。一旦輔助電源可用并且沒(méi)有緊急關(guān)斷信號(hào)， 水泵就接通。當(dāng)泵已經(jīng)起動(dòng)后，用于監(jiān)測(cè)水壓的水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在短時(shí)延后啟用。WCU80經(jīng)由冷卻水管連接至散熱功能單元。這些功能單元的冷卻管之間的互連由 “斯特勞勃(Straub) ”制造的接頭完成?？蛻艚涌趩卧?CIU)CIU90容納有附加的輸入和輸出接口。CIU90可容納任選的I/O以監(jiān)測(cè)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)和變壓器。輸入濾波器單元(IFU)如圖6中所示，IFU100為ARU30提供諧波濾除并能夠根據(jù)供電網(wǎng)配置而任選地提供。IFU100減小注入到供電網(wǎng)的諧波電壓并與連接至弱供電網(wǎng)的6脈沖ARU結(jié)合使用。 IFU100為位于變換器變壓器和ARU30之間的調(diào)諧濾波器。如果使用IFU100，ARU30的連續(xù)功率降低至例如最大9MVA的預(yù)定值。IFU100可包含下列主要元件-主電路中的解耦電抗器101-濾波電容器102-阻尼電阻器103-濾波電抗器104限壓器單元(VLU)如圖7中所示，VLUllO提供了用于限制DC電壓的動(dòng)態(tài)DC限壓器。VLUllO包含下列主要元件-電阻器111，通過(guò)基于軟件的熱模型保護(hù)其不受過(guò)載。-VLU短路檢測(cè)(VLS⑶)112，其反饋信號(hào)被用來(lái)監(jiān)測(cè)IGCT的正確開(kāi)關(guān)。-變換器113，用于當(dāng)過(guò)壓情況發(fā)生時(shí)動(dòng)態(tài)地將DC鏈路電容器放電至正常電平。放電通過(guò)由IGCT接通的一組投切(casted)電阻器發(fā)生。VLUllO用在需要監(jiān)測(cè)和制動(dòng)模式之間的動(dòng)態(tài)變化的應(yīng)用(典型為金屬和礦業(yè))中。VLUllO的額定值取決于變換器的大小。電阻器制動(dòng)單元(RBU)如圖8中所示，RBU120提供帶有集成電阻器的DC斬波器以消耗所要制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能。RBU120用在需要快速制動(dòng)但再生制動(dòng)不可能的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用(例如，船舶應(yīng)用) 中。典型地，RBU120為具有LSUlO的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。RBU120被配置為用于例如0. 5至 0. 8MW的制動(dòng)功率范圍和用于例如每制動(dòng)循環(huán)IOMW的預(yù)定總能量消耗。制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的能量被消耗在由IGCT接通和關(guān)斷的一組水冷電阻器中。當(dāng)利用全制動(dòng)能力(full braking capability)時(shí)在兩個(gè)制動(dòng)循環(huán)之間有20分鐘的冷卻階段是必須的。通過(guò)增加具有另一組電阻器的柜體可以使制動(dòng)功率加倍。RBU120由下列主要元件組成-水冷卻的電阻器121，通過(guò)基于軟件的熱模型保護(hù)其不受過(guò)載。-RBU短路檢測(cè)(VLS⑶)122，其反饋信號(hào)被用來(lái)監(jiān)測(cè)IGCT的正確開(kāi)關(guān)。-變換器123，用于接通和關(guān)斷IGCT來(lái)以受控方式消耗能量。制動(dòng)斬波器單元(B⑶)[0134]當(dāng)需要有效的電機(jī)制動(dòng)和短減速時(shí)間并且再生制動(dòng)不可能時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可配備有 B⑶130。B⑶130連接至DC總線并容納有用于制動(dòng)電阻器電纜的母線終端和制動(dòng)斬波器硬件。電阻器的尺寸可以基于所需制動(dòng)功率和能量而定。連接至正負(fù)DC電壓的電阻器必須具有相同的額定電功率(electrical rating)。BCU130與外部電阻器結(jié)合使用以消耗用于制動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能。B⑶130包含下列主要元件-具有IGCT、二極管和緩沖電路的制動(dòng)斬波器-用于外部制動(dòng)電阻器的終端-B⑶短路監(jiān)測(cè)(VLS⑶)。來(lái)自VLS⑶的反饋信號(hào)被用于監(jiān)測(cè)IGCT的正確開(kāi)關(guān)隔離器單元(ISU)當(dāng)用在冗余配置中時(shí)ISU140為兩個(gè)CBU提供切斷器(disconnecter)。勵(lì)磁單元(EXU)如圖9a和9b中所示，EXU150提供6脈沖晶閘管橋或AC功率控制器。EXU150可用于同步電機(jī)的直接勵(lì)磁(見(jiàn)圖9a)和無(wú)刷勵(lì)磁(見(jiàn)圖9b)。每一連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同步電機(jī)都需要單獨(dú)的EXU。對(duì)于圖9a的實(shí)施例中所示的直接勵(lì)磁，由勵(lì)磁變壓器饋電的受控 6脈沖晶閘管整流器給同步電機(jī)的集電環(huán)提供DC電流。對(duì)于無(wú)刷勵(lì)磁，EXU中的三相AC功率控制器對(duì)三相勵(lì)磁器進(jìn)行饋電(feed)。其旋轉(zhuǎn)整流器位于電樞中的勵(lì)磁器生成產(chǎn)生無(wú)刷同步電機(jī)中的磁場(chǎng)所需的DC電流。對(duì)于雙向電機(jī)相位在EXU150中自動(dòng)改變。EXU150包含下列主要元件-勵(lì)磁變換器151，其包括分別用于直接或無(wú)刷勵(lì)磁的標(biāo)準(zhǔn)6脈沖晶閘管橋。該晶閘管橋的一個(gè)支路包括與熔斷器(或在每個(gè)輸入相中的熔斷器)串聯(lián)的晶閘管閥，而每一晶閘管都配備有RC緩沖電路。對(duì)于無(wú)刷勵(lì)磁，勵(lì)磁變換器對(duì)于每一相包含與熔斷器串聯(lián)的一對(duì)反并聯(lián)晶閘管，而每個(gè)晶閘管對(duì)都配備有RC緩沖電路。對(duì)于無(wú)刷勵(lì)磁，所謂的AC功率控制器配備有兩對(duì)附加的反并聯(lián)晶閘管或兩個(gè)輸出接觸器以用于相位交換(當(dāng)同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反向時(shí)自動(dòng)改變相位)。-變換器控制板(CCB)155，用于以電流控制模式操作AC功率控制器。基于接收自 C0U70的電流參考對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。-脈沖放大器接口156，用于根據(jù)來(lái)自CCB155的信號(hào)生成用于晶閘管的控制脈沖-儀表(instrumentation)單元153，例如絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置，其被用在EXU150中以對(duì)含有變壓器次級(jí)側(cè)和電機(jī)的勵(lì)磁電路中的接地故障進(jìn)行檢測(cè)。這種裝置可用作無(wú)刷勵(lì)磁的選項(xiàng)。對(duì)所有晶閘管熔斷器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。-過(guò)壓保護(hù)裝置152，保護(hù)EXU150免受來(lái)自電機(jī)的過(guò)電壓。-另外可在AC輸入側(cè)安裝避雷器(arrestor)。-一個(gè)或多個(gè)輸入導(dǎo)體。-過(guò)電流保護(hù)裝置，通過(guò)過(guò)載繼電器保護(hù)輸入接觸器-用于維修的輸出切斷器(避免反向電壓，例如冗余應(yīng)用)在可選實(shí)施例中，可以省去用于以電流控制模式操作AC功率控制器的CCB155和脈沖放大器接口 156。此外，儀表不提供在勵(lì)磁單元輸出處的電流測(cè)量。與上述相對(duì)的是， 可通過(guò)提供與圖9b實(shí)施例的反并聯(lián)晶閘管串聯(lián)的避雷器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。[0155]在圖9c中示出了勵(lì)磁單元150的另一實(shí)施例，其能夠通過(guò)DC勵(lì)磁變換器151將三相輸入整流為DC輸出。在DC勵(lì)磁變換器151的輸出處提供有消弧器157。每一相都提供有具有輸入斷路器、過(guò)載繼電器和熔斷器的串聯(lián)連接的輸入單元158。在圖9d中示出了勵(lì)磁單元150的另一實(shí)施例，其能夠通過(guò)AC勵(lì)磁變換器151將三相輸入變換為三相AC輸出，其中AC勵(lì)磁變換器151具有每相有兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管的電路。每一相都提供有該具有輸入斷路器、過(guò)載繼電器(relais)和熔斷器的串聯(lián)連接的輸入單元158。此外EXU150的冷卻也可以可選地通過(guò)空氣冷卻來(lái)執(zhí)行。在對(duì)EXU進(jìn)行空氣冷卻的此情況下還執(zhí)行分開(kāi)的安裝。母線和接地公共直流總線的優(yōu)點(diǎn)是在將不止一個(gè)的驅(qū)動(dòng)集成到一個(gè)變換器中時(shí)能將制動(dòng)時(shí)電機(jī)中產(chǎn)生的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)移至其他逆變器而不對(duì)整流器施加負(fù)載。AC和DC母線以及柜體單元內(nèi)的連接由銅母線制成。AC母線用作輸入饋線并且電機(jī)電纜連接至一個(gè)TETOO內(nèi)的對(duì)應(yīng)母線。在多電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，數(shù)個(gè)TEU60為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部分。 輸入母線根據(jù)驅(qū)動(dòng)配置與ARU30或LSUlO互連并且輸出母線與INU40互連。DC母線連接ARU30或LSUlO或INU40和CBTO0。在多電機(jī)配置中可安裝多達(dá)四個(gè) DC母線裝置。DC母線優(yōu)選安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上部中。提供連續(xù)接地母線(continuous grounding busbar)，其確保驅(qū)動(dòng)正確接地以維持安全性并且確保設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。該連續(xù)接地母線在柜體單元的底部區(qū)域中沿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整個(gè)長(zhǎng)度安裝。每個(gè)功能單元的接地電纜在最靠近CBU50的TETOO內(nèi)的母線處連接至驅(qū)動(dòng)單元的接地母線。電纜包皮被提供，其必須連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以確保正確運(yùn)行。為此目的安裝分開(kāi)的母線。電源接地母線和保護(hù)接地母線在CBTOO內(nèi)彼此連接，CBU50具有安裝在前門上的接地開(kāi)關(guān)。必須將電纜包皮連接至變換器以確保正確運(yùn)行。為此目的安裝分開(kāi)的母線(電源接地，PG)。電源接地和保護(hù)接地的母線在CBTOO內(nèi)彼此連接，CBU50具有安裝在前門上的接地開(kāi)關(guān)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總的輔助功率需求包含用于冷卻泵和充電單元的輔助功率以及用于控制硬件和門極單元的控制功率。該總的輔助功率可由3相AC電源提供給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)安全關(guān)斷的需要和對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)穿越功能的使用，控制功率必須被分開(kāi)提供并且由不間斷電源(UPS)提供支持。通過(guò)內(nèi)部緩沖確保沒(méi)有UPS的安全關(guān)斷。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)例中，如圖10中所述，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提供了具有二極管整流器的單個(gè)驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括LSU10、C0U70、INU40、CBU50和WCU80作為功能單元。各功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)柜體中。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)例中，如圖11所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提供了具有有源整流器的多驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一 ARU30、帶有第一 C0U70的第一 TETOO、第二 ARU30、CBTOO、 VLU110、第一INU40、第二TEU60、第二INU40、帶有第二C0U70 的第三 TEU60、WCU80 和 EXU150 作為功能單元，上述單元按照上述順序位于柜體中。各功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)柜體中。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)例中，如圖12中所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提供了具有二極管整流器的雙驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一 LSU10、帶有第一 C0U70的第一 TEU60、第一 INU40、第一 CBU50、第二 LSUlO、帶有第二 C0U70 的第二 TEU60、第二 INU40、第二 CBU50、和 WCU80 作為功能單元，上述單元按照上述順序位于柜體中。各功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)柜體中。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)例中，如圖13中所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中提供了具有二極管整流器的冗余驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一 EXU150、第一 WCU80、第一 LSU10、帶有第一 C0U70 的第一 TEU60、第一 INU40、第一 RBU120、第一 CBU50、ISU140、第二 CBU、第二 RBU120、第二 INU40、帶有第二 C0U70的第二 TETO0、第二 LSU10、第二 WCU80和第二 EXU150作為功能單元， 上述單元按照上述順序位于柜體中。各功能單元提供在彼此相鄰布置的分開(kāi)柜體中。參考列表10 供電單元11 6脈沖和/或12脈沖二極管整流器12 緩沖電路13 di/dt限制電抗器14 晶閘管消弧器15 脈沖接口板16 二極管整流器監(jiān)測(cè)單元20 輸入電抗器單元30 有源整流器單元31 相模塊32 門極單元電源33 鉗位電路34 EMC 濾波器35 接口板36 快速短路檢測(cè)單元37 防飽和設(shè)備38 高壓分壓板39 電流和電壓測(cè)量接口板40 逆變器單元50 電容器組單元51 水冷卻的DC鏈路電容器52 充電單元53 輔助變壓器54 小型二極管整流器55 接地隔離器60 終端單元70 控制單元80 水冷單元81 水泵82 水到水換熱器[0200]90客戶接口單元[0201]100輸入濾波器單元[0202]101主電路中的解耦電抗器[0203]102濾波電容器[0204]103阻尼電阻器[0205]104濾波電抗器[0206]110限壓器單元[0207]111電阻器[0208]112VLU短路檢測(cè)(VLSCD)[0209]113變換器[0210]120電阻器制動(dòng)單元[0211]121水冷卻的電阻器[0212]122RBU短路檢測(cè)(VLSCD)[0213]123變換器[0214]130制動(dòng)斬波器單元[0215]140隔離器單元[0216]150勵(lì)磁單元[0217]151勵(lì)磁變換器[0218]152過(guò)壓保護(hù)裝置[0219]153儀表單元[0220]155變換器控制板(CCB)[0221]156脈沖放大器接口[0222]157消弧器[0223]158輸入單元
權(quán)利要求1.包含多個(gè)功能單元的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該多個(gè)功能單元中的每一個(gè)由選自下列單元的單元所組成-線路供電單元(10)， -輸入電抗器單元00)， -有源整流器單元(30)， -逆變器單元GO)， -電容器組單元(50)， -終端單元(60)， -控制單元(70)， -水冷單元(80)， -客戶接口單元(90)， -輸入濾波器單元(100)， -限壓器單元(110)， -電阻器制動(dòng)單元(120)， -制動(dòng)斬波器單元(130)， -隔離器單元(140)，和 -勵(lì)磁單元(150)，其中，所述多個(gè)功能單元中的每個(gè)都被包含在標(biāo)準(zhǔn)化柜體單元中從而使得能夠根據(jù)所需輸出功率、電機(jī)配置和過(guò)程而組合不同的功能單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中功能單元被分開(kāi)提供在彼此相鄰布置的柜體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括 -LSU(IO)，-TEU (60)， -COU (70)， -INU (40)， -CBU (50)，和 -WCU (80)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括 -第一 ARU (30)，-第一 TEU (60)， -第一 COU (70)， -第二 ARU (30)， -CBU (50)， -VLU(IlO)， -第一 INU (40), -第二 TEU (60)， -第二 INU (40), -第三TEU， -第二 COU (70)，-WCU(80)禾口 -EXU(150)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括 -第一 LSU(IO),-第一 TEU (60)， -第一 COU (70)， -第一 INU (40), -第一 CBU (50)， -第二 LSU(IO)， -第二 TEU (60)， -第二 COU (70)， -第二 INU (40), -第二 CBU (50)，和 -WCU (80)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括-第--EXU(150)，-第-- WCU (80)，-第-- LSU(IO)，-第-- TEU (60)，-第-- COU (70)，-第--INU (40)，-第-- RBU (120)，-第-- CBU (50)，-ISU(140)，-第二二 CBU,-第二二RBU (120)，-第二二INU(40)，-第二二 TEU (60)，-第二二 COU (70)，-第二二 LSU(IO)，-第二二 WCU (80)，和-第二二EXU (150)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及中壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型涉及一種包含多個(gè)功能單元的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該多個(gè)功能單元中的每一個(gè)選自下列單元線路供電單元(10)，輸入電抗器單元(20)，有源整流器單元(30)，逆變器單元(40)，電容器組單元(50)，終端單元(60)，控制單元(70)，水冷單元(80)，客戶接口單元(90)，輸入濾波器單元(100)，限壓器單元(110)，電阻器制動(dòng)單元(120)，制動(dòng)斬波器單元(130)，隔離器單元(140)，和勵(lì)磁單元(150)。
文檔編號(hào)H02P5/74GK202009357SQ20092100001
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
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