基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于双边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。

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。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、泵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。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，本技术提出提升机双馈调速方案的系统结构和起动方式：采用交－直－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。
技术实现思路
本技术公开了基于双边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。本技术采用的技术方案是：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PWM可逆整流器(VSR)、转子侧可逆变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置K1、断路器K2、手动切换开关K3；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。断路器K2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。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。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50～100ms后重新驱动转子侧变流器，系统运行于双馈模式。综上所述，本技术主要优点为：1)系统采用交－直－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。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。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。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。附图说明图1是本技术的主电路结构图。图2是本技术的转子侧馈电模式图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本技术，应注意本实施方式仅仅解释本技术，并不用于限定本技术。基于双边PWM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PWM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等构成。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。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，起着断网、隔离、检修的作用。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。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。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1kV以下，变流器成本降低，系统易实现。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50～100ms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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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PWM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。

【技术特征摘要】
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PWM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...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文庆，周莉，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34