【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下供电，具体涉及煤矿井下掘进工作面的长距离供电在装备侧实现电压稳定与功率因数调节功能的装置及方法，用于成套装备在较长距离的交流供电条件下的末端电压和供电线路功率因数的调节，减少线路损耗。
技术介绍
1、随着智能化煤矿建设要求不断提高，煤炭资源的需求也在逐步增大，对煤矿井下掘进装备的速度要求也逐步增大。目前掘进成套装备受限于井下掘进工作面的配电系统设置，通常在掘进距离超过1公里时，就需要将配电系统中的变压器进行前移，同时缩短连接电缆的长度，使其与掘进装备的距离不超过1公里，为此需要在移动后的目的地新掘移变硐室，同时进行临时支护和供电线缆的铺设，这是因为随着供电距离的增大，供电线路上的有功损耗和无功交换都会引起装备侧的电压下降，装备因此不能正常启动。当掘进巷道长度较长或者移动不便时，前移变压器的操作会耽误较多的工时，降低掘进工作效率。
2、为了提高掘进作业的效率，实现一条巷道掘到底不用移动变压器的目标，需要在掘进装备侧进行电压和功率因数的调节，以实现掘进成套设备侧电压稳态在其工作范围内，降低变压器移动带来的工作量，减少一线人员的数量。
技术实现思路
1、本专利技术克服现有掘进工作面配电系统的不足，所要解决的技术问题为：提供一种煤矿井下掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置和方法，配合掘进装备的作业工序要求，在掘进装备的组合开关前级增加电压和功率因数的调节装置，从而调节掘进装备的端电压，使其能够在整条巷道的长度内都能顺利启动和工作。
2、
3、所述三相变压器和调压控制器的输入端与外接电压母线连接，三相变压器的输出端依次连接三相交流开关s2、三相串联补偿器、三相交流开关s3和装备组合开关；所述三相变压器的输出端还通过三相交流开关s1与三相交流开关s3的输出端连接，所述调压控制器的输出端与所述三相串联补偿器连接，用于向所述三相串联补偿器输出逆变后的高频交流信号，以实现装备侧组合开关侧电压与功率因数的调节。
4、所述调压控制器包括：设置在前级的三电平整流器，设置在中间的直流降压器和设置在后级的三相四桥臂逆变器。
5、所述三相串联补偿器包括三个电感l1、l2、l3和三个分别串联在其中一相中的三个电容c1、c2、c3，电感l1、l2、l3的一端分别连接所述三相四桥臂逆变器的第一～三输出端，电感l1、l2、l3的另一端分别与电容c1、c2、c3的输入端接，电容c1、c2、c3的输出端分别作为三相串联补偿器的三相输出端与三相交流开关s3的输入端连接，电容c1、c2、c3的输出端并联后与所述三相四桥臂逆变器的第四输出端连接。
6、所述三相变压器的输入为3300v的交流电压，输出为1250v电压。
7、此外，本专利技术还提供了一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节方法，基于所述的一种装置实现，包括以下步骤：
8、步骤1、收到开机命令后，三相变压器工作，输出电压；调压控制器上电，开始执行功率因数调节功能，同时准备采集三相交流开关s3输入侧的电压us3和输出侧的电压us1；
9、步骤2、闭合三相交流开关s1，采集电压us1；
10、步骤3、判断采集到的电压us1是否符合装备组合开关的供电电压要求，若是，则当前开关状态保持不变；若否，则进入下一步；
11、步骤4、闭合三相交流开关s2，采集电压us3，通过调压控制器向三相串联补偿器输入逆变后的高频交流信号，对三相线路输出端电压进行调节；
12、步骤5、当检测到电压us3与电压us1一致时，闭合三相交流开关s3，然后断开三相交流开关s1；
13、步骤6、继续通过调压控制器向三相串联补偿器输出逆变后的高频交流信号，对三相串联补偿器的电容上的电压进行闭环调节，使其输出端电压满足装备组合开关供电要求。
14、所述步骤1中，调压控制器通过控制前级的三电平整流器实现功率因数的调节。
15、所述步骤4中和步骤6中，调压控制器通过控制后级的三相四桥臂逆变器，进而向三相串联补偿器输出逆变后的高频交流信号，以实现三相交流线路的输出端电压的调节。
16、所述步骤5中，当检测到电压us3与电压us1的幅值和相位一致时，闭合三相交流开关s3，然后断开三相交流开关s1。
17、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
18、本专利技术提供了一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置和方法，通过三相变压器进行电压的一次调节，基本满足掘进装备的供电电压要求，然后通过调压控制器中的整流电路进行输入线路中的无功功率补偿来调节功率因数，从而降低线路中的无功损耗，此时，调压控制器的中间级和后级电路停止工作；当调压控制器监测到随着供电距离延长，装备侧电压下降到一定限值时，调压控制器的中间级和后级电路开始工作，逆变出所需补偿的高频交流电压，该电压作用在三相调节器中的电感和电容的串联电路，使得输出的abc端电压满足掘进装备运行的电压，输出电能接入掘进装备的供电组合开关箱内供其使用。调压控制器从输入的3300v交流母线取电。相比于目前手动调节掘进装备所配的变压器的变比的方案，本专利技术具有随着供电距离变化自动调节电压和功率因数的特点，使得掘进作业连续稳定运行，能做到不需要前移变压器，从而提高掘进装备工作的效率，降低生产人员的劳动强度。
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1.一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，包括：三相变压器、三相调节器和调压控制器，所述三相调节器包括三相交流开关S1、S2、S3和三相串联补偿器；
2.根据权利要求1所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，所述调压控制器包括：设置在前级的三电平整流器，设置在中间的直流降压器和设置在后级的三相四桥臂逆变器。
3.根据权利要求2所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，所述三相串联补偿器包括三个电感L1、L2、L3和三个分别串联在其中一相中的三个电容C1、C2、C3，电感L1、L2、L3的一端分别连接所述三相四桥臂逆变器的第一～三输出端，电感L1、L2、L3的另一端分别与电容C1、C2、C3的输入端接，电容C1、C2、C3的输出端分别作为三相串联补偿器的三相输出端与三相交流开关S3的输入端连接，电容C1、C2、C3的输出端并联后与所述三相四桥臂逆变器的第四输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，所述三相变压器的
5.一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种装置实现，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节方法，其特征在于，所述步骤1中，调压控制器通过控制前级的三电平整流器实现功率因数的调节。
7.根据权利要求5所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节方法，其特征在于，所述步骤4中和步骤6中，调压控制器通过控制后级的三相四桥臂逆变器，进而向三相串联补偿器输出逆变后的高频交流信号，以实现三相交流线路的输出端电压的调节。
8.根据权利要求5所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节方法，其特征在于，所述步骤5中，当检测到电压Us3与电压Us1的幅值和相位一致时，闭合三相交流开关S3，然后断开三相交流开关S1。
...【技术特征摘要】
1.一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，包括：三相变压器、三相调节器和调压控制器，所述三相调节器包括三相交流开关s1、s2、s3和三相串联补偿器；
2.根据权利要求1所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，所述调压控制器包括：设置在前级的三电平整流器，设置在中间的直流降压器和设置在后级的三相四桥臂逆变器。
3.根据权利要求2所述的一种掘进工作面长距离装备侧电压及功率因数调节装置，其特征在于，所述三相串联补偿器包括三个电感l1、l2、l3和三个分别串联在其中一相中的三个电容c1、c2、c3，电感l1、l2、l3的一端分别连接所述三相四桥臂逆变器的第一～三输出端，电感l1、l2、l3的另一端分别与电容c1、c2、c3的输入端接，电容c1、c2、c3的输出端分别作为三相串联补偿器的三相输出端与三相交流开关s3的输入端连接，电容c1、c2、c3的输出端并联后与所述三相四桥臂逆变器的第四输出端连接。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯高辉，金江，田原，袁晓明，布朋生，程江涛，曹建文，刘继全，陈宁，马福文，岳晓虎，赵宇阳，郭大武，段景曦，贺宇航，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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