专利名称：适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿井提升机中的同步电机交-交变频调速系统的应用领域，尤其是矩阵变频调速系统在矿井提升机中的应用，具体地涉及一种适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统。
背景技术：
目前用于矿井提升机中的同步电机交-交变频调速系统采用基于可逆整流的晶闸管周波变换器形式，其缺点是最高输出频率受到限制，电压变比低，输入侧功率因数低，需要大容量的无功补偿装置，并且需要大容量的输入变压器，造成整个系统体积庞大。矩阵变换器作为一种新型的变换器具有如下几个特点①具有正弦输出电压和正弦输入电流特性；②可得到接近于I的输入功率因数，且输入功率因数可控，正负可调；③矩阵变换器的双向开关特性能实现能量的双向流动，在矩阵变换器驱动交流电机系统中，可实现四象限运行；④无中间直流储能环节和输入变压器，易于系统集成，功率密度高。
实用新型内容针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统。根据本实用新型的一个方面，提供适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，包括并联矩阵变换器、过压吸收电路、以及三相滤波器，所述并联矩阵变换器包括N个并联的矩阵变换器，所述并联矩阵变换器的一侧三相输入端通过三相滤波器与电网相连、另一侧的三相输出端与绕线式异步电机的三相转子相连，所述过压吸收电路与矩阵变换器并联连接。优选地，所述过压吸收电路包括由二极管箝位保护电路和释放回路组成的电路模块。优选地，所述三相滤波器包括一阶LC滤波器。优选地，所述矩阵变换器采用双空间矢量调制算法。优选地，所述矩阵变换器包括主要由9个双向开关构成的主回路。优选地，所述双向开关主要由两个可控的IGBT反并联构成。优选地，还包括三相交流电源，其连接所述三相滤波器。本实用新型是矩阵式变频器在矿井提升机中的应用，采用了多个矩阵式变频器并联的方式构成大功率交交变频调速系统，该系统可提高传统同步电机调速性能，如减小输入侧的谐波、能量可双向流动、降低无功功率和不需要大容量的输入变压器。本实用新型与现有技术相比，其优点主要体现在以下几个方面I、提高输入侧功率因数、降低无功功率矩阵变换器采用双空间矢量调制算法，该调制算法既能合成所需要的输出电压，又能对输入侧的功率因数进行控制。2、减小输入侧的谐波对于矩阵变换器而言，输入侧的电流矢量合成采用空间矢量调制算法，降低了输入侧电流谐波。3、能量可双向流动由于采用双向开关的模式，即每一个开关由两个可控的IGBT反并联构成，因此可使能量双向流动。4、不需要大容量的输入侧变压器，大大减小了占地空间和设备成本。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I示出根据本实用新型的矩阵变换器的拓扑结构； 图2示出根据本实用新型的多个矩阵变换器并联叠加示意图；图3示出根据本实用新型的过压吸收电路。
具体实施方式
根据本实用新型提供的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，包括三相交流电源、并联矩阵变换器、过压吸收电路2、以及三相滤波器。其中，如图2所示，所述并联矩阵变换器包括N个并联的矩阵变换器1，以满足矿井提升机中的同步电机功率要求。其中励磁部分仍采用传统的晶闸管整流电路。这样，通过多个矩阵变频器并联方式，将本实用新型应用于矿井提升机中，能够实现大功率矿井提升机的调速目的。所述并联矩阵变换器的一侧三相输入端通过三相滤波器与三相交流电源相连、另一侧的三相输出端与绕线式异步电机的三相转子相连。所述三相滤波器包括一阶LC滤波器。所述过压吸收电路2与矩阵变换器I并联连接。具体地，所述矩阵变换器包括主要由9个双向开关构成的主回路，所述双向开关主要由两个可控的IGBT反并联构成，所述矩阵变换器采用双空间矢量调制算法。如图I所示，三相交流电网uaiibU。，经过电抗器Lf和电容器Cf组成的LC滤波器接入三相矩阵变换器的输入端，矩阵变换器由9个双向开关组成3X3阵列，双向开关由两个IGBT反并联构成，每个输出端都可以和任意的输入端相连，因此能量可以双向流动。所述过压吸收电路包括由二极管箝位保护电路和释放回路组成的电路模块。采用二极管箝位保护电路和释放回路组成过压吸收回路能够实现对主回路的保护。本领域技术人员理解，矩阵变换器没有续流回路，当输入输出侧出现过电压时无释放回路，为了保护功率开关管的安全，需要额外的过压吸收电路。如图3所示，所述过压吸收电路主要由二极管箝位保护电路和释放回路组成。其中，R为起动电阻，SI为接触器，S2为IGBT，Rl和R2为释放电阻，电阻Rl的值要远大于R2，C为吸收电容，正常情况下S2断开，电容C通过电阻Rl放电。以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
权利要求1.一种适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，包括并联矩阵变换器、过压吸收电路、以及三相滤波器，所述并联矩阵变换器包括N个并联的矩阵变换器，所述并联矩阵变换器的一侧三相输入端通过三相滤波器与电网相连、另一侧的三相输出端与绕线式异步电机的三相转子相连，所述过压吸收电路与矩阵变换器并联连接。
2.根据权利要求I所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，所述过压吸收电路包括由二极管箝位保护电路和释放回路组成的电路模块。
3.根据权利要求I所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，所述三相滤波器包括一阶LC滤波器。
4.根据权利要求I所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，所述矩阵变换器采用双空间矢量调制算法。
5.根据权利要求I所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，所述矩阵变换器包括主要由9个双向开关构成的主回路。
6.根据权利要求5所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，所述双向开关主要由两个可控的IGBT反并联构成。
7.根据权利要求I所述的适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，其特征在于，还包括三相交流电源，其连接所述三相滤波器。
专利摘要本实用新型提供适用于大功率矿井提升机的交交变频调速系统，包括并联矩阵变换器、过压吸收电路、以及三相滤波器，所述并联矩阵变换器的一侧三相输入端通过三相滤波器与电网相连、另一侧的三相输出端与绕线式异步电机的三相转子相连。矩阵变换器包括双向开关构成的主回路。双向开关主要由两个可控的IGBT反并联构成。过压吸收电路包括由二极管箝位保护电路和释放回路组成的电路模块。本实用新型是矩阵式变频器在矿井提升机中的应用，采用了多个矩阵式变频器并联的方式构成大功率交交变频调速系统，该系统可提高传统同步电机调速性能，如减小输入侧的谐波、能量可双向流动、降低无功功率和不需要大容量的输入变压器。
文档编号H02J3/18GK202513876SQ20122004210
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者吴玮, 姜建国, 左东升, 徐亚军, 戴鹏, 王晶鑫, 王贵峰, 罗* 申请人:上海交通大学