云南省文山州马关县都龙镇云南华联锌铟股份有限公司
云南文山663701
2018年10月《科技新时代》
摘要：介绍了一种应用大型变频器整流模块三相全波整流电路更换进口二级管三相半波整流的应用实例，其中包括散热、安装、控制方式、电器型号等，特别是三相全波可控桥整流电路可输出直流电压稳定、直流电流可调节、输出直流电纹波系数远小于三相半波二极管整流电路的直流电源。
关键词：二极管双反星型可控整流模块脉冲触发器变压器风扇散热器
一、引言：
锌铟公司露天采矿剥离设备选用德国进口LIEBHERR公司生产的型号为9250、9350两种电动液压铲，其安全控制电压选用DC24V，实现对高压电动机的启停、大小臂升缩、开合斗、回转、行走及应急电源控制。目前电铲直流整流电路采用隔离变压器(AC220V/DC24V)、大功率二极管并联进行三相半波整流，每相采用12颗二极管并联，用铝板进行安装固定，铝板同时作为接零端、直流电源负端及散热片使用，A、B、C相线经过绝缘材料连接到进线铜排上，通过铜连接片连接到二极管输入端；输出DC24V经过绝缘材料连接到出线铜排上，整个装置经过绝缘处理用螺栓连接固定形成一个整体，并通过安装连接支架，经过绝缘处理固定在S2柜侧边板上，二极管半波整流装置输出DC24V260A,但输出电压纹波系数较大，单个二极管损坏会加剧纹波系数，严重时直接影响电铲控制的稳定性；电铲铲装、行走、回转会产生很大的震动，特别是岩层变硬震动会急剧加剧，导致整流模块支架断裂脱落，触碰到金属构件上，由于铝板上带有AC24V、DC24V电源，交、直流形成回路产生短路现象，大量烧毁二极管，甚至烧毁8KVA整流隔离变压器。整个装置从国外进口需要近9万元，并且供货周期较长（两个月左右），严重影响公司生产经营。本实例考虑采用变频器可控桥式全波整流电路，并通过相应专业技术改造，以避免上述不利影响。未改造前电气原理如（图1）。
二、改造技术原理、参数及设计：
针对以上不足，本实例考虑用一种变频器三相全控桥可控整流装置（交变直部分）对二极管直流整流部分实施改造，以获得输出直流电压稳定，纹波系数较小，输出可调直流电流，实现对电铲电气控制系统的稳定控制。本实例通过以下技术措施来实现：
电铲6KV进线电源接通后，经过6KV负荷开关，控制65KVA变压器，其中一部分提供6KV断路器线圈供电电源，6KV断路器接通后，对35KV变压器供电，启动400V交流接触器后，合上相应控制开关，整流隔离变压器得电工作，整流系统运行，实现后续安全控制。
本次改造主要针对整流装置，用以下方法实现功能改造：
材料选择：(1)10KVA国产变压器型号：ZSG-10KVA380V/24V(2)大功率变频器可控整流模块型号：SKKH500/16e(3)三相交流电容器型号:MKP-AF3×35uf450V(4)轴流风机型号：AC24V/50HZ/44W规格：220×220×60（2台）(5)散热器型号：DXC-573尺寸：260×510×80三相脉冲调节器型号：XMA5000（图3）控制原理：整流隔离变压器受电后，将380V交流电变换成24V交流电，其作用在于电压变换、抗干扰、电气安全隔离；电源在进入整流电路前，并联交流三相电容器，防止电压突变及进行谐波抑制处理；大功率变频器可控整流模块采用反并联连接，目的在于实现可逆整流，通过三相可控调节脉冲触发器调节脉冲开度，实现对可控整流模块输出电流、电压的精确控制；输出电压DC24V,电流最大可调500A的直流电源[1]。
由于直流控制回路最大需要200A的直流电流，本装置满足直流控制模块输出电流为电阻、电感性负载电流两倍以上的要求。
整流电路的电流可调性是通过调节触发脉冲的宽度，实现对晶闸管的导通角大小的控制从而实现电压、电流的调节；输出直流电控制对象为（驾驶室仪表、手柄、脚踏）位置传感器、高压电动机起动真空接触器、各种控制液压油电磁阀、电动阀、（温度、湿度、限位）传感器、控制按钮、开关，主要功能为安全电压控制；高压电动机启动必须有稳定直流电输出供给，并经过200A直流保险供给DC24V安全电源[2]。
三、改造的相关要求：
三相可控整流模块安装在散热器上，并用螺栓安装牢固，整流模块与散热器的接触面应均匀涂敷散热硅脂，增强整流模块的散热性；散热器不作为电源极性使用，可不经过绝缘直接安装在侧边板上；散热器两端安装散热轴流风机风扇，并用连接螺栓安装紧固，并且供电电源为AC24V，电容器安装在散热器上，并用螺栓安装牢固；整流模块安装在散热器上，并预先在散热器上用丝锥攻牙，用螺栓连接紧固，电容器、风扇、整流模块均安装在散热器上形成一个整体的整流装置；三相脉冲调节器安装在整流装置旁边，并用螺栓紧固。（如图3）
图3
附图说明：三相变压器为整流模块提供三相AC24V电源并起电气隔离作用，同时对散热风扇供电；三相脉冲调节器为整流模块提供宽度可调的实时脉冲；散热器和风扇为大功率整流模块提供散热；电容器为整流模块抑制电压突变及消除谐波。
结论：
本实例解决了大型进口设备部分电气设备采用低端二极管三相半波整流控制，影响设备控制整体的稳定性；采用大型变频器整流模块实现三相全波整流，不仅能能获得稳定的直流电压输出，降低纹波系数，还可以获得直流电流可调的直流电源，使设备运行的安全性、稳定性得到保障；整流模块与散热器是相互绝缘的并形成一个整体，可以直接安装在金属构件上，相对于二极管绝缘支架安装，抗震性、稳定性、安全性得到较大提高；改造所需配件均能在国内购买到，改造周期不到一周，极大的提高了设备运转率，并且配件采购资金不高（1万元左右）；本改造打破国外垄断，推陈出新，应用更先进的技术淘汰国外低廉产品，特别适合在相同类型的进口设备进行推广应用。
参考文献：
[1]徐殿国,刘晓峰,于泳.变频器故障诊断及容错控制研究综述[J].电工技术学报,2015,30(21):1-12.
[2]李文,赵慧敏,邓武.变频器驱动异步电机振动频谱特征分析[J].电机与控制学报,2012,16(08):67-73.