专利名称：交流矿井提升机转子调频调压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于矿，升机控制技术，主要提出一种交流矿，升机转子 调频调压装置。
技术背景目前，公知的交流提升机调速是通过改变交流绕线式异步电动机的转子外串接的金属电阻进行的，力B速前串入所有电阻，然后逐级切除电阻，提升机加 速，所有电阻切完后，提升机以额定速度运行；减速阶段，要SA电气制动电 流(低频电流或直流电流)并在转子外串电阻的配合下才能进行可控减速。但 是，这种交流绕线式异步电动机的转子串接电阻进行调速的方式，主要存在以 下缺点1)需要几十箱甚至二百箱的金属电阻，占地面积大；2)在提升机加 速、减速以及在重物下放的过程中，有大量的电能消耗在电阻上，浪费大量能 源，不符合国家节能减排的政策；3)有级调速，调逮性能差；4)在电动机的 定子侧存在有触点的换向及投制动电流切换，设备可靠性不高。由于历史的原因，5见在国内使用的这种调速方式的提升机有好几千台之多， 怎样才能够在原设备的基础上将这些电阻取代掉，既^S较少的代价又能达到节 能的目的，这是本发明的出发点。 发明内容本实用新型的目的即是提出一种交流矿井提升机转子调频调压装置，使其 可对交流绕线式异步电动机的转子进行直接调频调压，从而实5M交流矿， 升机进行调速控制。本实用新型采取以下技术方案完成其发明^f壬务一种交流矿井提升机转子调频调压装置，主要包括电源输入部分、整^/回 馈部分、直流储能部分和调压调频输出部分；a、电源输入部分主要由整流变压器ZB1、开关稳压电源WY组成，其中整 流变压器ZB1的二次侧具有双绕组，绕组bl与整流桥QL1的交流端相连，绕 组b2与回馈桥QL2的交流端相连；次级绕组bl的输出额定电压ul与逆变桥QL3输出的额定电压u3相同，均为绕线式电动机M的转子额定电压，另一组 次级绕组b2的额定输出电压为1.2倍的次级绕组bl的输出额定电压ul;开关 稳压电源WY输出的直流电压作为转子调频调压装置中单元A1、 Bl、 A2、 B2、 A2-l、 B2-l的f共电电源；b、 将交流电源转化为直流电源或将直流电转化成交流电的整激回馈部分主 要山整流桥QL1及其电流互感器LM1-1 3、回馈桥QL2及其电流互感器 LMl-4~6和整流回馈控制单元Al、整流回tfl虫发单元Bl组成；整流桥QL1 输出的正极与回馈桥QL2输出的负极相连作为直流储能部分的直流母排"+" 极，整流桥QL1输出的负极与回馈桥QL2输出的正极相连作为直流储能部分的 直流母排"-"极，整流桥QL1输出的直流电源在电解电容Cll的正极形成母 排电压"+"极，在电解电容C13的负极形成母排电压"-"极；整流回^M发 单元B1与整流桥QL1和回馈桥QL2中可控硅的门极相连，并在为这些可控硅 提供触发脉冲的同时实时采集可控硅阳极-阴极间和"+"和"-"极间的电压； 电流互感器LM1-1 3与Bl相连并采集整流桥QL1的三相电流，电、^Si^ LM1-与Bl相连并采集回馈桥QL2的三相电流，整流回卞麯虫发单元Bl与 整流回馈控制单元Al通过一组扁平电缆相连，进行触发脉冲信号的传送、实时 电压和电流信号的采集和传送；c、 滤波和储能的直流储能部分由若干电解电容组并联而成，每一电容组由 3个或3个以上的电解电容串联而成；分别在每只电解电容两端^W均压电 阻，在串联的电容组两端母排形成"+""-"两极；d、 调压调频$俞出部^、主要由逆'变桥QL3及其电流互 LM2-1~3、逆变 桥控制单元A2和触发单元B2以及分别附加在A2、 B2上的光电转换单元A2-l 和B2-1组成；逆变桥QL3的正极与直流母排的"+"极相连，逆变桥QL3的负 极与直流母排的"-"极相连，逆变桥QL3的三相交流端直接与绕线式交流电动 机的转子三相绕组相连，逆变桥QL3中IGBT的栅极与逆变桥触发单元B2相 连，B2在为IGBT提供触发脉冲的同时实时采，变桥QL3各IGBT皿极-集电极两端的电压，电流互麟LM2-1 3与B2相连并实时采驗变桥QL3的 交流侧电流，逆变職制单元A2与逆变桥触发单元B2通过一会M纤相连，进5行触发脉冲信号的传送、实时电压和电流信号的采集和传送。整流变压器ZB1的输入额定电压是380V或660V或1140V或3KV或6KV 或10KV;整流变压器ZB1的输出额定电压与交流矿，升机绕线式电动机的 转子额定电压相匹配。整^/回馈部分中整流桥QL1、回馈桥QL2均为三相可M流桥，其功率器件为可控硅。调压调频输出部分中逆变桥QL3为三相全控桥，其功率器件为大功率 IGBT。本实用新型所提出交流矿井提升机转子调频调压装置的工作过程为当电 源部分得到供电后，开关稳压电源WY为本调频调压^fi供电，经上电自检， 调频调压装置处于待机工作状态，当整流变压器ZB1得电，其次级绕组bl输 出交流电压ul为整流桥QL1供电，在整流回馈控制单元A1及整流回^f虫发单 元B1的控制下，整流桥QL1将交流电整流戯流电，直流储能部分对本直流 电进行储能和滤波，逆变桥QL3将直流电调希lMM率可调、电压幅值可调的交 流电，随着逆变桥QL3输出的频率和电压逐步升高，绕线式电动机M带动提升 机T进行加速，当频率升到额定频率、电压升到绕线式电动丰几M转子额定电压 的吋候，提升机处于等速段运行，在加速阶段和等速阶段，检测整流桥QL1的 电流互感器LM1-1 3以及检测逆变桥QL3的电流互自LM2-1 3所检测到的 电流为正相序，说明绕线式电动机M处于电动状态，本调频调压，工作在I 象限。在减速过程，逆变桥QL3在逆变鹏制单元A2与逆变桥触发单元B2 的作用下，其输出的频率、电压逐渐下降，由于提升机系统的大惯量的作用， 绕线式电动机M处于超同，即发电状态运行，电机的转子电压通，变桥 QL3的整流作用，使得直流母排的"+"和"-"之间的电压逐渐升高，当母排 电压达到回馈桥QL2的门槛电压，在整流回馈控制单元A1、整流回働虫发单 元B1的作用下，回馈桥QL2开始工作，将母排的直流电压调制成交流电压叠 加在整流变压器ZB1的次级b2绕组上，由于整流，器ZB1的电流耦合作用， 将能量回馈到电网中去，检测回馈桥QL2的电流互麟LM1^以及检测逆变 桥QL3的电流互麟LM2-l-3所检测到的电流为负相序，说明绕线式电动机 M处于发电状态，本调频调压装置工作在n象限。反向亦然，力口速及等速段，绕线式电动机M处于电动状态，本调频调压装置工作在m象限，减速阶段， 绕线式电动机M处于发电状态，本调频调压装置工作在IV象限。因此，本调频调压装置具有四象限运行的功能，适合于提升禾腺行的工况要求。在提升机重物下放或负力减速过程中，绕线式电动机M处于发电状态，本调频调压，能够将位能或势能转化成电能回馈到电网中去。本实用新型中，整流变压器ZB1的次级具有双绕组，其中次级绕组bl的输 出额定电压ul与逆变桥QL3输出的额定电压u3相同，均为绕线式电动机M的 转子额定电压，尽管每台绕线式电动机转子额定电压不同，但是本调频调压装 置与绕线式电动机总是相匹配。整流变压器ZB1另一组次级绕组b2的额定输 出电压为1.2倍的次级绕组bl的输出额定电压ul，决定了本调频调压装置中直 流储能部分能够储存一定的能量，多余部分回馈到电网中去。本实用新型提出的交流矿井提升机转子调频调压装置，倉g够取代交流矿井 提升机转子外接的金属电阻，并且实现无级调速，克月艮了金属电阻在提升机的 调速过程中通过发热将能量消耗掉的缺点，实现节能的目的，符合国家节能减 排的政策。对于目前国内有数千台的转子外接金属电阻进行调速的交流提升机 而言，在主机、电动机不需改变的情况下，就可以进行技术改造和技术升级， 达到节能、提高运行性能和安全可靠性的目的，具有重要的使用价值。
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型实施例加以说明如图1所示，本实用新型交流矿，升机转子调频调压，，主要由电源 输入部^KD、整赛L/回馈部胸、直流储能部胸、调压调频输出部胸等组成； 电源部分分成两个环节，其一，开关稳压电源WY将系统ilf共的交流380V电 源变成+15V、 -15V的直流电源，提供给本调频调压^S中各单元Al、 Bl、 A2、 B2以及A2-l、 B2-l {顿，维持调频调膝置的正常运行；其二， Mil整流变 压器ZB1能够为本调频调压装置提供大容量的交流电源，ZB1的初级绕组设计 成能够接受国内任何等级的标准电压，如380V、 660V、 1140V、 3KV、 6KV、 IOKV， ZB1的次级bl的输出电压ul设计成与所控制的提升机绕线式电动机转子的额定电压相同，为的是能够满足绕线式交流电动机的调速范围的要求，ZB1
次级bl的输出直接与整流桥QL1的交流输入相连，整流桥QL1将交流电压ul 整流成直流，在电解电容Cll的正极形成母排电压"+"极，在电解电容C13 的负极形成母排电压"-"极；ZB1次级b2与回馈桥QL2的交流端相连，次级 &2的输出电压112设计成1.2倍的1!1，当母排电压高于一定值时，回馈桥QL2 工作，将母排的直流电压调帝喊与电网同频率的交流电压，M ZB1次级b2 冋馈到电网中去。
整箭i/回馈部分由整流桥QL1及用于祸电流检测的电流互麟LM1-1 3、 M馈桥QL2及用于本桥电流检测的电流互感器LMl-"、整流回馈控制单元 A〗、整流回馈触发单元Bl等组成，整流桥QL1 、回馈桥QL2均为三相可控 整流桥，其功率器件为可控硅；整流桥QL1和回馈桥QL2的主线路接成反并联 形式，并接于直流母排的"+"和"-"两端，整流桥QL1和回馈桥QL2中可控 硅的门极与B1相连，B1单元在为这些可控硅掛共触发信号的同时对整流桥QL1 和回馈桥QL2中各个可控硅^l対及-集电极间的电压以及桥输出的直流电压进 行实时检测，为整流回馈控制单元Al樹 流桥QL1和回馈桥QL2工作的实 时电压情况；电流互感器LM1-1 3和LM1-"直接连至整流回働虫发单元B1， 整流回馈控制单元Al和整流回t劍虫发单元Bl通过一组扁平电缆相连，Al将 产生的脉冲等控制信号通过Bl对整流桥QL1和回馈桥QL2进行控制，m Bl对整流桥QL1和回馈桥QL2的电压及电》皿行检测，會旨够将电压、电流信 号实时地传到Al单元中，作为Al单碰一步发送控制信号的依据。
直流储能部分由若干大容量电解电容组，而成，通常一电容组由3只电 解电容串联而成，如Cll、 C12、 C13， Cll的正极与直流母排的"+"极相连， C13的负极与直流母排的"-"极相连，Rll、 R12、 R13为均压电阻分别与Cll、 C12、 C13并联，以确保电解电容Cll、 C12、 C13/Al:流母排承受相同的电压。 多个电容组并接于直流母排"+"'和"-"两极，形成能够存储一定电能的直流 储能环节。直流母排的"+"和"-"两极将整流桥QL1、回馈桥QL2、逆变桥 QL3连接在一起，确保能量即可以顺流也可以逆流。
调压调频输出部分由逆变桥QL3及用于本桥电流检测的电流互感器 LM2-1 3、逆变桥触发单元B2、逆变桥控制单元A2以及附加在A2和B2上的光电转换单元A2-1、 B2-l组成，逆变桥QL3为三相全控桥，其功^l件为大 功率IGBT，逆变桥QL3的正极与直流母排的"+"相连、逆变桥QL3的负极 与直流母排的"-"相连、逆变桥QL3的交流输出直接与绕线式电动机的转子三 相绕组相连，通过调节逆变桥QL3输出电压的幅值和频率可以控制绕线式电动 机以致提升机的速度，达至糊速的目的。电流互離LM2-1 3的输出与逆变桥 触发单元B2相连，B2单^t逆变桥QL3的输出电》縱行实时采样，逆变桥 QL3中IGBT的栅极与B2相连，B2单元在为这些IGBT提供触发信号的同时 对逆变桥QL3中各个IGBT划抖及-集电极间的电压以及桥输出的交流电压进行 实时检测，为逆变桥控制单元A2提供逆变桥QL3工作的实时电压情况；逆变 桥控制单元A2和逆变桥触发单元B2 fflil光电转换单元A2-l、 B2-l及一组光 纤相连，光纤将A2所产生的脉冲等控制信号通过B2对逆变桥QL3进行控制， B2对逆变桥QL3的电压及电流进行检测，并将电压、电流信号实时地传到A2 单元中，作为A2单元进一步发送控制信号的依据。
在提升机T提升重物过程中，电动机M处于电动状态，电能/雄流ffi器 ZBl的bl绕组，通过整流桥QL1纟殖流储能部分，流向逆变桥QL3，逆变桥 QL3输出电流给绕线式电动机M的转子，旨交流提升机转子调频调 置处 于输出电能状态。在提升机T下放重物或负力减速过程中，为了产生电气制动 力并且能够使提升机的速度处于可控状态，电动机M处于超同，运行即发电 状态，将提升负载的位能或势能转换成电能，电动机M输出电流流经逆变桥 QL3，逆变桥QL3将交流电整流成直流电，^[體流储能部分直流母排"+"和"画" 两端的电压升高，达到回馈桥QL2的回馈电能的门槛电压时，回馈桥QL2开始 回馈电能，回馈桥QL2将直流电压调制成与电网相同频率的三相交流电压经整 流变压器的绕组b2回馈到电网中，达至lj榭立能转换成电能即节能的目的，在回 馈桥QL2进行回馈电能的过程中，直流母排"+"和"-"两端的电压不再继续 升高，整流桥QL1、回馈桥QL2、各电解电容、逆变桥QL3等功率元件承受到 可控的有限电压，确保器件的安全工作。
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权利要求1、一种交流矿井提升机转子调频调压装置，其特征是主要包括电源输入部分、整流/回馈部分、直流储能部分和调压调频输出部分；a、电源输入部分主要由整流变压器ZB1、开关稳压电源WY组成，其中整流变压器ZB1的二次侧具有双绕组，绕组b1与整流桥QL1的交流端相连，绕组b2与回馈桥QL2的交流端相连；次级绕组b1的输出额定电压u1与逆变桥QL3输出的额定电压u3相同，均为绕线式电动机M的转子额定电压，另一组次级绕组b2的额定输出电压为1.2倍的次级绕组b1的输出额定电压u1；开关稳压电源WY输出的直流电压作为转子调频调压装置中单元A1、B1、A2、B2、A2-1、B2-1的供电电源；b、将交流电源转化为直流电源或将直流电转化成交流电的整流/回馈部分主要由整流桥QL1及其电流互感器LM1-1～3、回馈桥QL2及其电流互感器LM1-4～6和整流回馈控制单元A1、整流回馈触发单元B1组成；整流桥QL1输出的正极与回馈桥QL2输出的负极相连作为直流储能部分的直流母排“+”极，整流桥QL1输出的负极与回馈桥QL2输出的正极相连作为直流储能部分的直流母排“-”极，整流桥QL1输出的直流电源在电解电容C11的正极形成母排电压“+”极，在电解电容C13的负极形成母排电压“-”极；整流回馈触发单元B1与整流桥QL1和回馈桥QL2中可控硅的门极相连，并在为可控硅提供触发脉冲的同时实时采集可控硅阳极-阴极间和“+”和“-”极间的电压；电流互感器LM1-1～3与B1相连并采集整流桥QL1的三相电流，电流互感器LM1-4～6与B1相连并采集回馈桥QL2的三相电流，整流回馈触发单元B1与整流回馈控制单元A1通过一组扁平电缆相连，进行触发脉冲信号的传送、实时电压和电流信号的采集和传送；c、滤波和储能的直流储能部分由若干电解电容组并联而成，每一电容组由3个或3个以上的电解电容串联而成；分别在每只电解电容两端并接有均压电阻，在串联的电容组两端母排形成“+”“-”两极；d、调压调频输出部分主要由逆变桥QL3及其电流互感器LM2-1～3、逆变桥控制单元A2和触发单元B2以及分别附加在A2、B2上的光电转换单元A2-1和B2-1组成；逆变桥QL3的正极与直流母排的“+”极相连，逆变桥QL3的负极与直流母排的“-”极相连，逆变桥QL3的三相交流端直接与绕线式交流电动机的转子三相绕组相连；逆变桥QL3中IGBT的栅极与逆变桥触发单元B2相连，B2在为IGBT提供触发脉冲的同时实时采集逆变桥QL3各IGBT发射极-集电极两端的电压，电流互感器LM2-1～3与B2相连并实时采集逆变桥QL3的交流侧电流，逆变桥控制单元A2与逆变桥触发单元B2通过一组光纤相连，进行触发脉冲信号的传送、实时电压和电流信号的采集和传送。
2、 根据权利要求1所述的交流矿，升机转子调频调压装置，其特征是: 整流，器ZB1的输入额定电压是380V或660V或1140V或3KV或6KV或 10KV;整流，器ZB1的输出额定电压与交流矿，升机绕线式电动机的转子 额定电压相匹配。
3、 根据权利要求1戶脱的交流矿鹏升机转子调频调压装置，其特征是: 整漱回馈部分中整流桥QL1、回馈桥QL2均为三相可控整流桥，其功,件 为可控硅。
4、 根据权利要求1所述的交流矿，升机转子调频调压装置，其特征是: 调压调频输出部分中逆变桥QL3为三相全控桥，其功率器件为大功率IGBT。
专利摘要本实用新型主要提出一种交流矿井提升机转子调频调压装置，其电源输入部分由整流变压器、开关稳压电源组成；整流/回馈部分由整流桥及其电流互感器、回馈桥及其电流互感器、整流回馈控制单元和整流回馈触发单元等组成；直流储能部分由多组串联的电解电容组并联而成；调压调频输出部分由逆变桥及其电流互感器、逆变桥控制单元和触发单元组成，逆变桥的交流输出直接与绕线式电动机的转子三相绕组相连。提升机提升重物过程，本装置输出正功率，在下放重物或减速过程中，本装置将位能或势能转变成电能回馈到电网中，从而输出负功率。本装置取代交流绕线式异步电动机的转子外串接的金属电阻可在实现节能的前提下对交流矿井提升机进行无级调速控制。
文档编号B66B1/30GK201343344SQ20082014922
公开日2009年11月11日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者石静君, 郑孝平 申请人:洛阳源创电气有限公司