基于双边pwm变流器的提升机双馈调速系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双馈调速系统，特别是涉及一种基于双边PWM变流器的双馈调速系统。
【背景技术】
[0002]煤矿提升机是煤矿的关键设备之一，其运行性能是否优良，直接影响到煤矿的正常生产和设备自身及工作人员的安全。目前，我国的煤矿提升机绝大数采用交流电动机传动系统。而实际情况中，调速系统大部分还采用的是传统的调速控制方案:在绕线转子异步电动机的转子回路中，串入多级电阻，逐级切除，实行分级调速。这类传动系统的控制精度不高，且效率低。
[0003]而现代交流变频调速技术可弥补上述不足。目前交流绕线式异步电机电力传动双馈调速方案在大容量的风机、栗类负载方面已有成功应用的例子。这类流量型负载具有共同的特点:低速时转矩小、系统基本上是在长期稳定的电动运行状态。因此，调速系统都采用了相对较简单的启动方式:转子串电阻辅助起动或直接慢起动，以简化调速控制系统结构。但由于提升机的负载特性(位能性负载、恒定转矩、重载起动、频繁起停及正反转)与之差别很大，要求更高，其控制过程存在很多技术问题值得深入研究。
[0004]针对煤矿交流提升机的负载特性和运行特点，即位能型负载，频繁起停、重载启动、四象限运行的特性，本实用新型提出提升机双馈调速方案的系统结构和起动方式:采用交一直一交双边PWM变流器双馈调速系统和单、双馈混合启动模式。这一系统方案可有效降低调速系统中变流器的额定功率容量，减小能耗，降低调速系统造价;还可以实现用低压变流器拖动中高压电机、在不更换现有电动机的前提下，增加煤矿提升机的额定功率容量，解决目前中高压电动机难以直接匹配低压变频器的问题，对现有矿井的扩产具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本实用新型公开了基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，解决了目前煤矿类位能性负载要求重载启动且频繁起停、往返的技术要求和中高压电动机难以直接匹配变频器的问题。有效降低了调速系统中变流器的额定功率容量，减小能耗，降低调速系统造价，实现用低压变流器拖动中高压电机、在不更换现有电动机的前提下，增加煤矿提升机的额定功率容量。整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高，满足了提升机重载起动和频繁起停的要求。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:基于双边PffM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于包括:三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PffM可逆整流器(VSR)Jf子侧可逆变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置仏、断路器K2、手动切换开关K3;整流器和逆变器组合成双边PWM变流器，该变流器两端分别连接异步电机和变压器T，起着变流和能量双向传递作用;变压器T连接电网和变流器，在电网和设备间变换电能；隔离开关和断路器装置&装在电网和系统之间，起断网隔离检修作用；断路器1(2和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。
[0007]整流器和逆变器均是可逆的，能量可双向传递，组合成双边PWM变流器，可使系统运行在单双馈模式。
[0008]断路器仏安装在绕线异步电动机M定子绕组和电网之间;手动切换开关K3安装在电动机M定子绕组上，用于切换定子绕组短路。
[0009]采用单双馈混合启动提升机，变流器直接连接电动机M的转子绕组；当转子侧变流器(inverter)单馈运行模式时，断路器K2断开，手动切换开关K3闭合，定子绕组短路连接。
[0010]当低速单馈模式结束，系统切换到双馈模式时，先断开转子侧变流器(inverter)开关的驱动信号，再断开K3;延时约50ms后闭合K2，使定子绕组接通电网；再延时50?10ms后重新驱动转子侧变流器，系统运行于双馈模式。
[0011]综上所述，本实用新型主要优点为:
[0012]I)系统采用交一直一交双边PWM变流器，能量可以双向传递，通过切换开关，可以使系统运行在单、双馈混合启动模式。
[0013]2)该系统可有效降低调速系统中变流器的额定功率容量，减小能耗，降低调速系统造价。
[0014]3)可实现用低压变流器拖动中高压电机，解决目前中高压电动机难以直接匹配低压变频器的问题，在不更换现有电动机的前提下，增加煤矿提升机的额定功率容量，易于矿产的扩产建设。
[0015]4)整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高，满足了矿用提升机重载起动和频繁起停的要求。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的主电路结构图。
[0017]图2是本实用新型的转子侧馈电模式图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型，应注意本实施方式仅仅解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]基于双边Pmi变流器的提升机双馈调速系统，由三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PffM整流器(VSR)、转子侧变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置Kh断路器K2、手动切换开关K3等构成。
[0020]可逆整流器和可逆逆变器组合成双边PWM变流器，该变流器两端分别连接异步电机M和配电变压器T，起着变流和能量双向传输作用，为系统提供单、双馈混合运行模式，可减小变流器的额定功率容量。
[0021]变压器T连接电网和变流器，在电网和设备间变换电能；隔离开关和断路器装置仏装在电网和系统之间，起着断网、隔离、检修的作用。
[0022]断路器K2安装在电机定子绕组和电网之间；手动切换开关K3安装在定子绕组上，用于切换定子绕组短路;断路器仏和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。
[0023]采用单、双馈混合起动模式运行提升机。在起动后的加速阶段和停车前的减速阶段，根据电动机运行速度不同，切换主系统的连接模式;模式的切换以电机转差率S = 0.5为标准。
[0024]当S>0.5时，系统采用图2的转子侧变流器单馈运行模式:断路器K2断开，手动切换开关K3闭合，定子绕组短路连接，双边PWM变流器直接连接电动机M的转子绕组，向转子绕组馈电。采用转子侧馈电模式，以便变流器的电流、电压等级能够直接与标准双馈运行模式匹配。这种结构的双馈调速系统对于常见的矿用6kV级别的交流电动机，其对应变流器的电压等级被降低到了 IkV以下，变流器成本降低，系统易实现。
[0025]当S〈0.5时，低速单馈模式结束，系统切换到双馈模式时，先断开转子侧变流器开关的驱动信号，再断开K3;延时约50ms后闭合K2，使定子绕组接通电网；再延时50?10ms后重新驱动转子侧变流器，系统运行于双馈模式，能耗低，效率高。
【主权项】
1.基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于包括:三相交流绕线式异步电机(M)、配电变压器(T)、电压源型PffM整流器VSR、转子侧变流器inverter、隔离开关和断路器装置(K1)、断路器(K2)、手动切换开关(K3);整流器和逆变器组合成双边PWM变流器，该变流器两端分别连接异步电机和变压器(T)，起着变流和能量双向传输作用;变压器(T)连接电网和变流器，在电网和设备间变换电能；隔离开关和断路器装置(K1)装在电网和系统之间，起断网隔离检修作用;断路器(K2)和手动切换开关(K3)用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。2.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于:整流器和逆变器均是可逆的，能量可双向传递，组合成双边PWM变流器。3.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于:断路器(K2)安装在电机定子绕组和电网之间；手动切换开关(K3)安装在定子绕组上，用于切换定子绕组短路。4.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于:变流器直接连接电动机的转子绕组；当转子侧变流器单馈运行模式时，断路器(K2)断开，手动切换开关(K3)闭合，定子绕组短路连接。5.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，其特征在于:当低速单馈模式结束，系统切换到双馈模式，先断开转子侧变流器开关的驱动信号，再断开手动切换开关(K3);延时约50ms后闭合断路器(K2)，使定子绕组接通电网；再延时50?10ms后重新驱动转子侧变流器，系统运行于双馈模式。
【专利摘要】本实用新型公开了基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统，包括：三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PWM可逆整流器(VSR)、可逆变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置K1、断路器K2、手动切换开关K3；可逆整流器和逆变器组合成双边PWM变流器，该变流器两端分别连接异步电机和变压器T，起着变流和能量双向传输作用；变压器T连接电网和变流器，在电网和设备间变换电能；隔离开关和断路器装置K1装在电网和系统之间，起断网隔离检修作用；断路器K2和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换；整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高，降低了变流器额定电压和功率容量，满足了提升机重载起动和频繁起停的要求。
【IPC分类】H02P25/02, H02P27/06
【公开号】CN205178932
【申请号】CN201520931426
【发明人】周文庆, 周莉
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月19日