交交变频系统及其在矿井提升机应用研究

[摘 要] 交交变频系统,特别是无环流交变频系统已运用于大容量的电动机调速系统，对改进电动机的调配速度起到了积极而重要的作用，本文主要分析了交交变频系统，并对其在矿井提升机中的应用进行了探讨，希望能够对我们了解交交变频系统，改进其在矿井中的应用有所帮助。 [关键词] 交交变频系统；矿井提升机；交交变频控制理论；交交变频底速调配装置 交交变频系统是目前发展比较快，应用比较广泛的一门新技术，其对改善电动机的调速系统有着积极的作用。 一、 交交变频系统 本文将从交交变频系统控制理论与交交变频系统零电检测技术两个方面进行分别介绍。 1、 交交变频系统控制理论 交交变频系统控制理论可分为单变量相控理论和双变量相控理论。单变量相控理论是传统相控理论的核心内容，其研究主要集中在谐波功率因数、正弦度等理论问题上,更多的则是在应用上,如换流、保护!规范设计、仿真和辅助设计、新材料、新器件等. 单变量(A角)控制理论的不足之处在于只考虑可控硅的导通时刻,没有考虑可控硅导通以后的各种规律和可控性问题,完全由下一次A角控制信号来适应负载和外部可能出现的各种情况.虽然有双脉冲和宽脉冲之说,但也只是出于形成回路和启动的考虑。双变量相控理论中所谓双变量,即控制角A和脉冲宽度b.其中,第一个变量的控制方法同单变量相控方法相同第二个变量b有两个作用,一是闭锁可能出现的各种环流条件,二是引导电流的换向.该变量与负载的大小和性质!输出频率!A角以及电源的瞬时值等因素有关. 双变量控制理论中,引入了导通函数描述输出电压的数学表达式.导通函数决定了调制函数脉冲序列的后沿.这一新函数的引入使表达式更灵活,更具普遍性. 2、 交交变频系统零电检测技术 零电流检测技术是无环流交-交变频系统中的关键技术。电子式的零电流检测电路保证了晶闸管的可靠换流,使其有足够的开关等待时间,满足了小于2ms死区的要求，显示了其优越的性能。如下图。 二、 交交变频系统在矿进提升机中的应用 交交变频系统最重要的一个应用领域就是矿井提升机。我国是个矿产资源大国，矿井提升机技术的改进将为我国矿产资源的开发、矿厂的安全生产都将产生积极的意义和作用。 1、 国内矿井提升机现状 目前国内有实力的煤矿厂都已经投入使用了一些交交变频供电的的同步机拖动系统，但目前仍以进口国外的设备为主，国内的自组研究和生产仍显不足。但国内在相关领域理论与应用研究的不断进步为国产化生产提供了相应的理论与技术支撑。①交交变频电控装置的控制理论、系统结构规划和元器件选型计算等方面研究卓有成效；②对交交变频供电的同步机拖动系统中矢量控制技术研究取得了新的成就和突破。③对液压制动闸控制、提升容器的位置控制、多重的提升速度监视、特定要求的提升信号，一些特殊保护等研究取得新成绩。④对由于交交变频的正弧波形畸变而造成电动机产生附加力矩和附加损耗的设计有了新的进展。⑤生产交交变频系统所需要的附属设备如整流变压器，快速开关和高低压开关柜等产品国内都已经有了定型的，规格品种齐全的产品，且在性能与质量上都有了很大的提升。 2、 交交变频系统在矿井提升机中的应用 矿井提升机是煤矿生产的关键设备,关系到整个煤矿生产的安全。因此,要求矿井提升机拖动系统具有安全可靠、运行高效且定位准确的能力。我国有一千多台矿井交流提升机, 交交变频系统在矿井提升机中的得到了广泛的应用。交交变频系统在矿井提升机中的应用主要可以概括为无环流交交变频器，全数字交交变频器，正弦波交交变频器在矿井提升机中的应用。根据提升机实现制动及爬行的工况需要, 环流交交变频器系统被设计成一个输出频率固定,且很低(2~ 5Hz),而输出电压是可连续改变的动力电源"主电路如下图所示,它是由3个半波无环流可逆整流电路构成的一个输出三相低频的电路,也称三相半波交交变频器。 根据相关经验，交交变频在矿井提升机中的应用设计主要为，变频调速控制系统由主轴装置、动力站、变频柜、控制台和在线检测监控计算机组成。主轴装置由主轴、筒壳、支轮、制造轮、轴承座等部件组成，动力站是由主电机、制动器、减速器和底座等组成；变频柜是动力站的能力供给单元，通过它可以将输入工频电能转换成频率可调的电能提供给交流电动机；控制台是整个矿井提升机运输系统的控制核心，通过它可以设定系统的工作方式和控制方式，可以发布系统的各种控制命令，可以接受变频柜和动力站的各种回馈信号，以实现对提升机启动、加速、平稳运行、减速、停车以及紧急制动等各种控制功能。 交交变频系统的发展极其在矿井提升机中的应用，既节约了电能，又提高了其速度和运行质量，实现了无级调速，也延长其使用寿命。我们相信交交变频系统理论及相关配套技术的进一步持续发展将为矿井提升机技术的更新，性能的提升发挥积极的推动作用。 参考文献： 1、 杜庆楠 田立栋 王新：《交-交变频器的双变量控制理论研究》，载《焦作工学院学报》第17卷第4期； 2、 方 兵：《交-交低频电源装置的设计与应用》，载《电力电子技术》1998年2月； 3、 王 勇：《新型全数字交交变频低频电源及其在交流提升机上的应用》，载《煤矿开采》总第47期； 4、 刘成印 马鹏祥 徐红春 孙宝仁：《全数字交交变频低频调速装置的研究》，载《矿山机械》2002年第5期； 5、 谭波 李燕林 谭冠政：《变频调速在矿井提升机中的应用》，载《机电产品开发与创新》2005年3月。 6、 樊晓虹; 何凤有; 马志勋：《交-交变频提升机上位机监控与诊断系统研究》，载《煤炭工程》2007年7月。