大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构制造方法及图纸

一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，属于晶闸管变流装置拓扑结构。该变流装置多重化冗余结构包括：拖动系统、提升机滚筒、左箕斗和右箕斗，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。优点：应用该冗余结构的直流拖动系统可以承受高电压、大电流，实现四象限拖动，调速范围大，而其对电网输入的谐波电流较少，系统功率因数较高，有效地解决了传统6脉波拓扑结构谐波与功率因数问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种晶闸管变流装置拓扑结构，特别是一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构。
技术介绍
在矿井提升机电力拖动系统发展的第一阶段中，提升机主要采用绕线异步机交流拖动系统或发电机-电动机直流拖动系统。然而，绕线异步机交流调速系统调速性能不好， 调速范围小且为有级调速，当用于要求频繁启动或不同运行速度的多水平提升机时，启动电能损耗问题也比较突出；而发电机-电动机直流拖动系统虽然有较好的调速性能，但其效率低，且设备复杂、占地面积大；因此以上两种拖动系统已逐渐被淘汰。伴随电力电子技术的飞速发展，晶闸管变流装置供电的直流拖动系统得到飞速发展和普及，广泛应用于大容量矿井提升机拖动系统中。与第一阶段的拖动系统相比，晶闸管变流装置供电的直流拖动系统具有功率放大倍数高、快速响应性好、功耗小效率高、调速范围大等优点，同时晶闸管的容量可以做到很大，因此被广泛用于大容量矿井提升机拖动系统中。通常，该直流拖动系统的晶闸管变流装置为6脉波型拓扑结构，即晶闸管输出电压每个周期波形有6个脉波，改变晶间管触发角即可改变输出电压平均值，输出电压经平衡电抗器向电机输入直流电流。然而6脉波型拓扑结构的晶闸管变流装置也有自身的一些缺陷，如输入谐波电流较大、功率因数较低，严重影响了电网质量。
技术实现思路
本技术目的是要提供一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，解决传统6脉波晶间管变流装置的谐波含量高、功率因数低的问题，减少大容量矿井提升机拖动系统对电网电能质量的不良影响。本技术是这样实现的该变流装置多重化冗余结构包括拖动系统、提升机滚筒、左箕斗和右箕斗，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。所述的拖动系统有并联拖动系统和串联拖动系统；所述的并联拖动系统包括晶闸管变流装置、整流变压器、平衡电抗器和直流电动机，动力电源通过电源线与二组整流变压器连接，每一组整流变压器分别与一组晶间管变流装置对应连接，二组晶间管变流装置的输出端并联后通过平衡变压器与直流电动机连接；所述的串联拖动系统包括晶间管变流装置、直流电动机和多组别三绕组变压器，动力电源通过电源线与多组别三绕组变压器连接，多组别三绕组变压器的二组输出分别与二组晶间管变流装置连接，每一组晶间管变流装置有二个输出端，二组的其中一个输出端相连接，另一个输出端通过直流电动机后相连接。有益效果，由于采用了上述方案，采用冗余拓扑结构的串、并联型多重化电路可以承受更高的电压与电流，有利于增大矿井提升机拖动系统的容量。更重要的是采用多重化冗余拓扑结构可以很好地解决输入电流谐波问题，电流谐波次数最低为11次，谐波含量明显低于普通的6脉波晶闸管变流装置，减少了对电网电能质量的不良影响；同时多重化冗余拓扑结构可减少直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而可减少平波电抗。此外，功率因数问题也得到改善。并联12脉波变流的联接电路，交流母线接两套整流变压器，分别接至并联的晶闸管变流装置，经平衡电抗器接至直流电机；串联12脉波变流的联接电路，交流母线接三绕组变压器，二次绕组的联接组别不同，变压器输出分别接至两套串联的晶间管变流装置，接入直流电机。每组晶闸管变流装置由正反两组组成，以便实现直流电机的四象限拖动，并联结构中平衡电抗器用来平衡各组变流装置的电流。提供两种矿井提升机用直流拖动系统的晶闸管变流装置多重化冗余结构并联型和串联型12脉波冗余拓扑结构，即分别把两组6脉波变流装置相并联、串联。串联型结构可以承受更高的电压，并联型结构可以承受更大的电流，能够进一步保证大容量矿井提升机拖动系统的可靠性。解决了传统6脉波晶闸管变流装置的谐波含量高、功率因数低的问题，减少了大容量矿井提升机拖动系统对电网电能质量的不良影响。达到了本技术的目的。优点应用该冗余结构的直流拖动系统可以承受高电压、大电流，实现四象限拖动，调速范围大，而其对电网输入的谐波电流较少，系统功率因数较高，有效地解决了传统6 脉波拓扑结构谐波与功率因数问题。本技术的拓扑结构采用多重化冗余方法，S卩12脉波型拓扑结构，可以明显地解决谐波问题和无功功率问题。此时晶闸管的整流输出电压每个周期波形有12个脉波，单位周期内的电压脉波数是6脉波结构的2倍，显著地抑制了输入电流的脉动，电流谐波含量明显降低，最低次谐波为提高到11次，同时功率因数也得到明显改善。附图说明图1本技术的结构图。图2为并联12脉波变流的联接电路。图3为串联12脉波变流的联接电路。图中，1、晶闸管变流装置；2、整流变压器；3、平衡电抗器；4、直流电动机；5、多组别三绕组变压器；6、拖动系统；7、提升机滚筒；8、左箕斗；9、右箕斗。具体实施方式实施例1 该变流装置多重化冗余结构包括拖动系统6、提升机滚筒7、左箕斗8 和右箕斗9，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。所述的拖动系统有并联拖动系统和串联拖动系统；所述的并联拖动系统包括晶闸管变流装置1、整流变压器2、平衡电抗器3和直流电动机4，动力电源通过电源线与二组整流变压器连接，每一组整流变压器分别与一组晶间管变流装置对应连接，二组晶间管变流装置的输出端并联后通过平衡变压器与直流电动机连接。采用12脉波冗余拓扑结构变流装置的直流拖动系统，应用多重化结构的拖动系统6带动绞车房内提升机滚筒7，经天轮与提升机左箕斗8和右箕斗9相连，带动箕斗一上一下往复运行。应用该冗余结构的直流拖动系统可以承受高电压、大电流，实现四象限拖动，调速范围大，而其对电网输入的谐波电流较少，系统功率因数较高，有效地解决了传统6 脉波拓扑结构谐波与功率因数问题。并联型冗余结构的两组变流装置的脉冲触发角相差30°，即可实现12脉波直流电压输出。实施例2 所述的串联拖动系统包括晶闸管变流装置1、直流电动机4和多组别三绕组变压器5，动力电源通过电源线与多组别三绕组变压器连接，多组别三绕组变压器的二组输出分别与二组晶间管变流装置连接，每一组晶间管变流装置有二个输出端，二组的其中一个输出端相连接，另一个输出端通过直流电动机后相连接。串联型冗余结构中，整流变压器通过改变组别联接和绕组变比，使得二次侧电压幅值相等、相位相差30°，此时两组变流装置需要的脉冲触发角是相同的，同样实现12脉波直流电压的输出。另外，在实际系统控制中，串联型结构需要利用电压前馈环节实现每个整流单元的均压效果；相应地，并联型结构需要利用电流前馈环节实现每个单元的均流效果， 使得系统更稳定。其它实施例1同。权利要求1.一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，其特征是该变流装置多重化冗余结构包括拖动系统、提升机滚筒、左箕斗和右箕斗，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。2.根据权利要求1所述的大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，其特征是所述的拖动系统有并联拖动系统和串联拖本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，其特征是：该变流装置多重化冗余结构包括：拖动系统、提升机滚筒、左箕斗和右箕斗，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴鹏，姜建国，伍小杰，左东升，王贵峰，吴玮，于月森，王超，李鹏，丁祥月，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州宝迪电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32