一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于煤矿井下供电技术领域，公开了一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，包括：动态无功补偿器、第一电流互感器、行走变频器和第二电流互感器；所述行走变频的输入端与移变输出端连接，输出端与行走电机连接；所述动态无功补偿器的进线端与连采机供电电缆并联连接，所述第一电流互感器用于测量连采机进线电流，所述第二电流互感器用于测量连采机中电机负载电流；所述动态无功补偿器用于通过第二电流互感器测量的连采机中电机负载电流，对连采机装备进行无功补偿，所述行走变频器用于通过第一电流互感器测量的连采机进线电流，对连采机装置进行谐波治理。本发明专利技术提高了连采机装备对现场电网的灵活适应能力。机装备对现场电网的灵活适应能力。机装备对现场电网的灵活适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置


[0001]本专利技术属于煤矿井下供电
，具体涉及一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，其用于对包括异步电机和变频器在内的连采机装备的供电运行进行无功补偿和谐波治理。

技术介绍

[0002]随着煤矿井下连采机装备数量的增多，作为谐波源对井下电网的污染也逐步增大，受限于井下现有供电系统中谐波治理装置的容量和线路中的安装位置，对设备终端的谐波源的治理效果有限。同时受工作面的移变容量和调压范围的限制，连采机装备中电机启动时的无功功率会拉低连采机装备的端电压，使得装备启动困难，目前的做法是缩短移变到连采机装备的距离，这使得移变需要多次移动，增加了煤矿开采的工作量，降低了开采效率。
[0003]为了提高连采机作业的效率，减少移变移动的次数，需要对现有的连采机装备的供电装置进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，以提高连采机作业的效率，减少移变移动的次数。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，包括：动态无功补偿器、第一电流互感器、行走变频器和第二电流互感器；
[0006]所述行走变频的输入端与移变输出端连接，输出端与行走电机连接；所述动态无功补偿器的进线端与连采机供电电缆并联连接，所述第一电流互感器用于测量连采机进线电流，所述第二电流互感器用于测量连采机中电机负载电流；r/>[0007]所述动态无功补偿器用于通过第二电流互感器测量的连采机中电机负载电流，对连采机装备进行无功补偿，所述行走变频器用于通过第一电流互感器测量的连采机进线电流，对连采机装置进行谐波治理。
[0008]所述动态无功补偿器包括：T型三电平结构和LCL三阶滤波器；所述T型三电平结构通过LCL三阶滤波器与连采机供电电缆连接。
[0009]所述动态无功补偿器进行无功补偿的具体方法为：
[0010]对连采机中电机负载电流进行无功分量检测，输出作为q轴分量，将动态无功补偿器实现母线均压控制得到的电流作为0轴分量将动态无功补偿器进行母线稳压控制得到电流作为d轴分量然后通过dq0
→
abc的坐标变换，得到在abc坐标系下的电流值作为动态无功补偿器的电流指令值根据电流指令值得到动态无功补偿器的每个开关器件的控制占空比。
[0011]行走变频器为四象限行走变频器，其包括网侧单元、电机侧单元和LCL滤波器，所述电机侧单元一端与行走电机连接，另一端通过网侧单元和LCL滤波器与移变输出端连接。
[0012]所述行走变频器进行谐波治理的具体方法为：
[0013]对连采机进线电流进行基波正序有功分量检测得到的输出电流与行走变频器的母线稳压得到的电流值之和作为d轴分量将行走变频器的母线均压得到的电流值作为0轴分量指定q轴分量为零；然后通过dq0
→
abc的坐标变换，形成在abc坐标系的电流值，然后用连采机进线电流减去abc坐标系的电流值，得到值作为行走变频器网侧单元的电流指令值根据根据电流指令值得到行走变频器的网侧单元中各个开关器件的控制占空比。
[0014]所述动态无功补偿器进行无功补偿时，采用电压电流双闭环控制，其中电压控制为外环，实现母线电压均压控制和稳压控制；电流内环采用比例控制并联含有各次谐波内模的重复控制器，形成比例控制与重复控制并联的内环控制策略。
[0015]所述行走变频器对连采机装置进行谐波治理时，采用电压电流双闭环控制，其中电压控制为外环，实现母线电压均压控制和稳压控制；电流内环采用比例控制并联含有各次谐波内模的重复控制器，形成比例控制与重复控制并联的内环控制策略。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0017]1、本专利技术提供一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，针对连采机装备的用电需求，结合其使用工况，采用了分布式结构进行供电电能质量治理，在降低线路中谐波含量的同时，提高了线路中的功率因数，间接延长连采机装备供电距离，提高了移动变压器的容量利用率，降低了供电线路的损耗，同时利用了连采机装备中的现有行走变频器装置，是在较低成本下装备侧对供电网络和装备用电方案的升级改造，对于连采机装备而言，提高了现场电网的灵活适应能力。因此，本专利技术能够体现出很大的技术优势和经济优势。
[0018]2、本专利技术的电能质量治理装置设置连采装备侧，一方面能够提高连采机的启动能力，另一方面也能提高供电距离，降低线路损耗和谐波影响，避免因交流供电线路存在无功损耗大、谐波比例高而导致的保护误动作和变压器容量饱和的问题，在增加较低成本的情况下，提高连采机的工作效率。其适用于其它与连采机类似的装置，例如，包括不同数量、电压和容量等级的异步电机的装备的供电中。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置的电气连接图；
[0020]图2为本专利技术实施例中采用的动态无功补偿器的拓扑结构图；
[0021]图3为本专利技术实施例中采用的四象限行走变频器的拓扑结构图；
[0022]图4为本专利技术实施例中中动态无功补偿器的控制框图；
[0023]图5为本专利技术实施例中网侧单元的控制框图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中
的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例一
[0026]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，包括：动态无功补偿器、第一电流互感器1、行走变频器和第二电流互感器2；所述行走变频的输入端与移变输出端连接，输出端与行走电机连接；所述动态无功补偿器的进线端与连采机供电电缆并联连接，所述第一电流互感器用于测量连采机进线电流i
lcj
，所述第二电流互感器用于测量连采机中电机负载电流i
load
；所述动态无功补偿器用于通过第二电流互感器测量的连采机中电机负载电流，对连采机装备进行无功补偿，所述行走变频器用于通过第一电流互感器测量的连采机进线电流，对连采机装置进行谐波治理。
[0027]如图1所示，其中i
lcj
为连采机供电线路中的进线电流，通过该电流提取谐波电流含量；i
track
为四象限行走变频器输出的谐波治理电流，通过该电流与i
lcj
叠加消除变压器供电线路上的谐波；i
inv
为动态无功补偿器的输出电流，通过该电流执行动态无功补偿；i
load
为连采机中电机负载电流，等于截割电机电流i
cut
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，其特征在于，包括：动态无功补偿器、第一电流互感器、行走变频器和第二电流互感器；所述行走变频的输入端与移变输出端连接，输出端与行走电机连接；所述动态无功补偿器的进线端与连采机供电电缆并联连接，所述第一电流互感器用于测量连采机进线电流，所述第二电流互感器用于测量连采机中电机负载电流；所述动态无功补偿器用于通过第二电流互感器测量的连采机中电机负载电流，对连采机装备进行无功补偿，所述行走变频器用于通过第一电流互感器测量的连采机进线电流，对连采机装置进行谐波治理。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，其特征在于，所述动态无功补偿器包括：T型三电平结构和LCL三阶滤波器；所述T型三电平结构通过LCL三阶滤波器与连采机供电电缆连接。3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，其特征在于，所述动态无功补偿器进行无功补偿的具体方法为：对连采机中电机负载电流进行无功分量检测，输出作为q轴分量，将动态无功补偿器实现母线均压控制得到的电流作为0轴分量将动态无功补偿器进行母线稳压控制得到电流作为d轴分量然后通过dq0
→
abc的坐标变换，得到在abc坐标系下的电流值作为动态无功补偿器的电流指令值根据电流指令值得到动态无功补偿器的每个开关器件的控制占空比。4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连采机装备的电能质量治理装置，其特征在于，行走变频器为四象...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯高辉，曹建文，布朋生，程江涛，刘继全，姜铭，岳晓虎，陈宁，贾曲，赵永红，田原，袁晓明，郭大武，毕跃起，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：