一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统

1.本实用新型涉及大功率交流调速技术领域，更具体的说是涉及一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统。


背景技术：

2.高速磁悬浮永磁电机是一种近几年发展起来的新型电机，特点是体积小、功率密度大、转速高(大部分10000rpm以上)、磁悬浮(无传统钢结构轴承，为磁控悬浮式模式)，因而具有效率高、寿命长、动态响应快等特点，在节能方面具有独特的优势，已在环境保护、污水处理、水泥行业等领域得到初步试验应用，具有显著的节能效果和广阔的应用前景。采用50hz电源供电的永磁电机已在煤矿的皮带运输机等设备上应用了数年，而采用数百hz至上千hz变频供电的高速磁悬浮永磁电机在煤矿中还没有应用先例。
3.在公告号为cn210396794u的实用新型专利中公开了一种能够快速排污的煤矿用湿式螺弦除尘风机，但仅对风机构造进行了介绍。目前，我国煤矿企业在污水处理的风机、矿井压风机大部分采用的是罗茨风机模式，而罗茨风机大多采用交流异步电机，存在效率低、转速低、耗能大等缺点。因此，研究先进的高速磁悬浮永磁电机传动矿用风机系统及其应用，对煤矿企业技术升级改造、节能等方面是非常必要的，具有重要的经济应用价值和社会应用意义。如何将高速磁悬浮永磁风机用于煤矿污水处理是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统，能够适用于煤矿污水处理的应用现场。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统，包括：三相电源、并联功率变换器、高速磁悬浮永磁风机、控制模块；所述三相电源的输出端与所述并联功率变换器的输入端连接，所述并联功率变换器的输出端与所述高速磁悬浮永磁风机的输入端连接，所述控制模块的输入端与所述高速磁悬浮永磁风机的输出端连接，所述控制模块的输出端与所述并联功率变换器的输入端连接。
7.优选的，所述并联功率变换器包括：2个并联的三相全桥逆变器、12个电容、1个直流电抗器。
8.优选的，所述控制模块包括：模拟量采样板、主控板和并联驱动模块；所述高速磁悬浮永磁风机的输出端依次经过模拟量采样板、主控板、并联驱动模块与所述并联功率变换器的输入端连接。
9.优选的，还包括：隔离变压器、熔断器、电抗器、不可控整流器和预充电电阻；所述三相电源的输出端依次通过隔离变压器、熔断器、电抗器、不可控整流器和预充电电阻与所述并联功率变换器的输入端连接。
10.优选的，所述高速磁悬浮永磁风机连接三元叶轮，所述三元叶轮通过管道与煤矿污水池连接。
11.优选的，所述主控板为dsp和fpga主控板，所述dsp芯片为tms320f28335，所述fpga芯片为a3p250-1pq208。
12.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统，具有以下有益效果：
13.采用并联功率变换器拓扑作为高速磁悬浮永磁风机变频控制系统的电路拓扑，提高了功率变换器功率等级，增加了系统电流，适用于煤矿污水处理的应用现场；采用并联驱动模块加强了驱动信号抗干扰性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型的系统结构示意图；
16.图2为本实用新型的并联功率变换器电路原理图；
17.图中：1三相电源、2并联功率变换器、3高速磁悬浮永磁风机、41模拟量采样板、42主控板、43并联驱动模块、5隔离变压器、6熔断器、7不可控整流桥、8预充电电阻、9三元叶轮、10电抗器。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.本实用新型实施例公开了一种煤矿污水处理用高速磁悬浮永磁风机变频控制系统，如图1所示，包括：三相电源1、并联功率变换器2、高速磁悬浮永磁风机3、控制模块；三相电源1的输出端与并联功率变换器2的输入端连接，并联功率变换器2的输出端与高速磁悬浮永磁风机3的输入端连接，控制模块的输入端与高速磁悬浮永磁风机3的输出端连接，控制模块的输出端与并联功率变换器2的输入端连接。
20.三相电源1为并联功率变换器2提供直流电压，并联功率变换器2为高速磁悬浮永磁风机3供电，高速磁悬浮永磁风机3与控制模块相连，控制模块采集相应的电压和电流信号并相关算法计算，控制模块为并联功率变换器2提供脉冲信号。
21.进一步的，如图2所示，并联功率变换器2包括：2个并联的三相全桥逆变器、12个电容、1个直流电抗器。
22.进一步的，控制模块包括：模拟量采样板41、主控板42和并联驱动模块43；高速磁悬浮永磁风机3的输出端依次经过模拟量采样板41、主控板42、并联驱动模块43与并联功率变换器2的输入端连接。
23.高速磁悬浮永磁风机3与模拟量采样板41相连，模拟量采样板41采集相应的电压和电流信号；主控板42与模拟量采样板41相连，采集的电压电流信号传送到主控板42，完成相关算法计算；主控板42与并联驱动模块43相连，并联驱动模块43与并联功率变换器2相连，并联驱动模块43为并联功率变换器2提供脉冲信号。
24.进一步的，控制系统还包括：隔离变压器5、熔断器6、电抗器10、不可控整流器7和预充电电阻8；三相电源1的输出端依次通过隔离变压器5、熔断器6、电抗器10、不可控整流器7和预充电电阻8与并联功率变换器2的输入端连接。
25.三相电源1和隔离变压器5相连、隔离变压器5与熔断器6相连、熔断器6与电抗器相连；电抗器10提供三相交流电压；电抗器10与不可控整流桥7相连，实现了整流过程；不可控整流桥7与预充电电阻8相连，预充电电阻8与并联功率变换器2相连，预充电电阻8为并联功率变换器2提供直流电压。
26.进一步的，高速磁悬浮永磁风机3连接三元叶轮9，三元叶轮9通过管道与煤矿污水池连接。
27.进一步的，主控板42为dsp和fpga主控板，dsp芯片为tms320f28335，fpga芯片为a3p250-1pq208。
28.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
29.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。