一种抽屉式电源控制柜的电源抽屉单元

技术领域

本发明涉及电子除尘领域，尤其涉及一种用于抽屉式电源控制柜的电源抽屉单元。

背景技术

在电子除尘领域，需要一组双输出的变频脉冲电源以产生用于电子除尘的高压脉冲电源。如图1所示的双输出的变频脉冲电源包括隔离开关QS1、QS2，三相输入电抗器ACL1、ACL2，断路器QF1、QF2，整流电路，滤波电路和逆变电路等部分。将这些统一集成到一个柜体内，则存在体积大，重量重，不易运输、安装和维护等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种抽屉式电源控制柜的电源抽屉单元，集成变频脉冲电源核心部分的整流、滤波、逆变和检测等电路。技术方案如下：

一种抽屉式电源控制柜的电源抽屉单元，应用于标称宽度为80厘米以下的抽屉式电源控制柜，包括抽屉本体，所述抽屉本体包括面板、底板、背板和两个侧板，所述抽屉本体内通过隔板分层两层，下层设置：滤波电容组、散热器、IGBT模块和整流桥模块，所述散热器固定在所述底板上，所述IGBT模块和所述整流桥模块安装在所述散热器上；所述滤波电容组包括多个电容，倒置放置，即电容的管脚朝上，并通过层叠母排并联连接；上层设置：开关电源和主控制器，所述开关电源和所述主控制器固定在所述隔板上，所述开关电源用于给所述主控制器供电；所述主控制器和IGBT模块连接，用于对滤波后的直流电施加PWM调制以输出变频脉冲电源；在背板上设置有三相输入端子、脉冲电源输出端子和控制端子排，所述三相输入端子通过母排和所述整流桥模块的输入端连接，所述脉冲电源输出端子通过母排和所述IGBT模块的输出端连接，所述控制端子排用于所述主控制器和开关抽屉单元的触摸屏通信转接，及所述主控制器和外部设备的通信转接。

进一步的，在所述抽屉本体的下层，还设置：一直流接触器、第一电阻、第二电阻和一直流检测板，所述直流接触器和所述第一电阻并联，串接于所述整流电路的输出和所述滤波电容组的正极之间；所述第二电阻和所述滤波电容并联，所述直流检测板用于检测所述滤波电容组的电压值，所述直流接触器根据所述滤波电容组的电压值导通或断开。

进一步的，在所述脉冲电源输出端子和所述IGBT模块连接的两母排上，在所述母排靠近所述脉冲电源输出端子的位置，跨接有一交流检测板。

进一步的，在所述脉冲电源输出端子和所述IGBT模块连接的两母排上，在两母排靠近所述IGBT模块的位置，每个母排上设置有一个霍尔电流传感器。

进一步的，所述主控制器通过光电耦合器和所述IGBT的各控制端连接。

进一步的，在所述底板上设置有手摇式抽屉推进机构，所述手摇式抽屉推进机构用于和设置在所述抽屉式电源控制柜的机柜的抽屉托板上的定位器配合，用于实现三工位定位功能。

进一步的，在所述面板上设置有紧急按钮、电压表、电流表、指示灯、声光报警器和拉手。

进一步的，在所述背板上设置有至少一个风机，所述风机设置在所述三相输入端子和脉冲电源输出端子的下方；在所述面板上设置一个出风口过滤器。本发明实现了如下技术效果：本电源抽屉单元合理地利用抽屉的面板、背板和内部空间，集成变频脉冲电源的滤波、整流、逆变和检测，方便安装、管理和维护。

本发明实现如下技术效果：

本发明的电源抽屉单元集成了变频脉冲电源的核心电路，并合理设计核心电路在抽屉内的布局，面板的仪表设置，及背板的端子的位置设置，以达到结构紧凑，易于安装、维护等特点。

附图说明

图1是本发明的抽屉式电源控制柜的电路原理图；

图2是本发明的抽屉式电源控制柜示例的正面视图；

图3是本发明的抽屉式电源控制柜示例的背面视图；

图4是本发明的电源抽屉单元的结构示意图。

其中：

1b－开关电源；2b－主控制器；3b－端子排；4b－整流桥模块；6b－直流接触器；7b－绕线电阻；8b－水泥电阻；9b－滤波电容；11－交流检测板；12b－电流传感器；13b、14b－IGBT模块；15b－突波吸收电容；16b－层叠母排；17b－散热器；19b－手摇式抽屉推进机构；

100－机柜；102a、102b－输出母排；103、104－端子排；105a、105b－母排；200－隔离开关单元；201、202－隔离开关；300a、300b－开关抽屉单元；301a、301b－触摸屏；302a－分合闸手柄；303a－拉手；304a－三相输入端子；305a、305b－三相输出端子；306a、306b－控制端子排；307a－风机；400a、400b－电源抽屉单元；电压表401b；电流表402b；403b－急停按钮；404b－指示灯；405b－声光报警器；406b－出风口过滤器；407b－三相输入端子；408b－脉冲电源输出端子；409－控制端子排；409b－控制端子排；410b－风机。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1给出了一个双输出变频脉冲电源的电路示例，变频脉冲电源中各器件的作用如下：

QS1、QS2为刀熔开关(断路器式隔离开关)：将闸刀和断路器结合成一体，结构更简单化，节省空间。其作用就是通断低压动力电。

ACL1、ACL2为输入交流电抗器：当发生短路时，限制短路电流，减小母线上的电压波动。

QF1、QF2为断路器：在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的保护装置。

C1、C2为滤波电容组。

Rs1、Rs2为启动电阻：限制滤波电容组的充电电流。

Ks1、Ks2为直流接触器：在启动完成后，短接启动电阻。

R1、R2为放电电阻：关机后使滤波电容组的电尽放。

CT1、CT2、CT3、CT4为霍尔电流互感器：通过检测电阻的压降来检测电流。

整流电路：将三相380V，50Hz交流电，通过整流桥模块转变成530V左右的直流电。

滤波电路：将整流后的交流电经过电容后变为恒定直流电。

逆变电路：包括IGBT逆变模块和保护电路，驱动电路，检测电路等模块。通过IGBT全控型电子元件控制直流电的开关和方向，同时调整PWM占空比，将恒定的直流电转变成频率可变的交流电。

主控制器：相当于设备的大脑，通过触摸屏做人机对话，实现各种控制。

如图2和图3所示，本发明给了一个抽屉式电源控制柜的示例。采用图1所示的电路，根据功能将上述电路分为三个模块，形成隔离开关单元200、开关抽屉单元300a、300b和电源抽屉单元400a、400b。

在结构上，本抽屉式电源控制柜采用标称宽度为80厘米以下(包含80厘米)的立式机柜100，在机柜100上，从上到下安装有隔离开关单元200、开关抽屉单元300a、电源抽屉单元400a、开关抽屉单元300b和电源抽屉单元400b，构成抽屉式双输出电源控制柜。

在本实施例中，隔离开关单元200直接固定在机柜100的背面，隔离开关单元200设置有两个隔离开关201、202，对应图1中的QS1、QS2，隔离开关201和隔离开关202呈水平并列放置。

开关抽屉单元300a和300b为相同的功能单元。

开关抽屉单元300a的抽屉内部包括一组三相输入电抗器ACL1和一个三相断路器QF1，在抽屉面板上设置有三相断路器QF1的分合闸手柄302a、触摸屏301a和拉手303a，在抽屉背板上设置有三相输入端子304a、三相输出端子305a、控制端子排306a和风机307a。其中，三相输入端子304a设置在隔离开关201的下方，二者通过三相母排105a连接。控制端子排306a设置在三相输入端子304a的下方。控制端子排306a通过转接板转接触摸屏301a连接。对于另一路变频脉冲电源，隔离开关202和开关抽屉单元300b通过三相母排105b连接。该布局可以使母排的长度最短，线路最清晰，方便维护管理。

电源抽屉单元400a、400b是相同功能单元。

如图4所示，电源抽屉单元包括抽屉本体，所述抽屉本体包括面板、底板、背板和两个侧板；

抽屉本体内通过隔板分隔成上下两层，在抽屉本体的下层设置：滤波电容9b、散热器17b、IGBT模块14b和整流桥模块4b等，散热器17b固定在底板上，散热器17b的安装面朝上，在散热器17b的安装面上固定IGBT模块14b和整流桥模块4b。多个滤波电容9b的管脚朝上，并通过层叠母排16b并联连接形成滤波电容组；在层叠母排16b上还设置有一个或多个突波吸收电容15b，突波吸收电容15b和滤波电容9b并联。

在下层，还设置了直流接触器6b、绕线电阻7b、水泥电阻8b和直流检测板18b，直流接触器6b、绕线电阻7b、水泥电阻8b分别用于实现图1中Ks2、R2和Rs2的功能，直流检测板18b获取滤波电容组的电压值，发送给主控制器2b，该电压值用于判断电源抽屉单元是处于启动阶段还是正常工作阶段，并在启动阶段进行充电限流控制(启动阶段，滤波电容组的电压低于设定阈值，直流接触器6b处于关断状态；在正常工作阶段，滤波电容组的电压高于设定阈值，直流接触器6b处于导通状态，短接旁路水泥电阻8b)。

在所述抽屉本体的上层设置有：开关电源1b、主控制器2b和端子排3b等，开关电源1b和主控制器2b固定在隔板上，开关电源1b用于给主控制器2b供电；主控制器2b和两个IGBT模块13b、14b的各半导体开关的控制端连接(电连接或通过光电耦合器连接)，对滤波后的直流电进行PWM调制，输出变频脉冲电源。

在抽屉面板上设置：电压表401b、电流表402b、急停按钮403b、指示灯404b、声光报警器405b等仪表和报警装置，及出风口过滤器406b等。

在背板上设置：三相输入端子407b、脉冲电源输出端子408b、控制端子排409b和风机410b。三相输入端子407b和整流桥模块4b通过母排连接，脉冲电源输出端子408b和所述IGBT模块的输出端通过母排连接，控制端子排409b用于转接主控制器2b和开关抽屉单元300b及主控制器2b和外部设备(如上位机)的通信连接。

在电源抽屉单元400a、400b内还包括交流检测板11b和霍尔电流传感器12b等元器件或模块，用于对输出的变频脉冲电源的电压和电流进行采集，从而形成闭环控制。在脉冲电源输出端子408b和IGBT模块13b、14b连接的两母排上，在所述母排靠近脉冲电源输出端子408b的位置，跨接有一交流检测板11。在脉冲电源输出端子408b和IGBT模块13b、14b连接的两母排上，在两母排靠近IGBT模块13b、14b的位置，每个母排上设置有一个霍尔电流传感器12b。

在抽屉背板上个的各元器件的安装位置做如下设定：三相输入端子407b位于开关抽屉单元300b的三相输出端子305b的下方，方便通过母排连接。控制端子排409位于脉冲电源输出端子408b的上方，和开关抽屉单元300b的控制端子排306b对应，二者通过线缆连接，从而连接主控制器2b和开关抽屉单元300b上的触摸屏301b。将用于人机交互的触摸屏301b设置在开关抽屉单元300b，可以有效利用开关抽屉单元的面板空间，避免电源抽屉单元的面板空间的不足。

在本实施例中，通过设置出风口过滤器和风机可以快速排出本电源抽屉单元内部器件产生的热量。

在本实施例中，在抽屉底板上设置有手摇式抽屉推进机构19b，手摇式抽屉推进机构19b用于和设置在机柜100的抽屉托板上的定位器配合，用于实现三工位定位功能。该配合的实现属于本领域的已知技术，因此，无需通过图示予以进一步说明。

在本实施例中，在机柜100背面靠近底部的位置还设置有端子排103、104和输出母排102a、102b，端子排103、104分别作为一组变频脉冲电源和外部设备(如上位机等)的接线转接点，输出母排102a、102b分别用于电源抽屉单元400a、400b的变频脉冲电源的输出转接。

本发明的电源抽屉单元具有如下技术优点：

本发明的电源抽屉单元集成了变频脉冲电源的核心电路，并合理设计核心电路在抽屉内的布局，面板的仪表设置，及背板的端子的位置设置，以达到结构紧凑，易于安装、维护等特点。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。