礦井提升機交流同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

摘要：本文介紹了礦井提升機的工況。根據(jù)礦井提升機對電氣控制系統(tǒng)的基本要求，詳細(xì)分析三電平變頻器的工作原理，同時研究了同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制和勵磁電流控制方案，完成了對提升機電控系統(tǒng)選型設(shè)計。

關(guān)鍵詞：礦井提升機同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制 三電平

1、引言

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，交流電機變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高頻率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外認(rèn)為最有前途的調(diào)速方式。

2、變頻調(diào)速系統(tǒng)

三電平變頻器基本思想是有多個電平來合成電平階梯波，以逼近正弦輸出電壓。電平數(shù)越多輸出越接近正弦波，諧波成分越少。若通過無窮多個電平合成，理論上講多電平逆變器的輸出可以實現(xiàn)正弦波，輸出諧波為零。

二極管箝位式三電平結(jié)構(gòu)作為多電平拓?fù)涞淖钤缧问剑渲麟娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 二極管鉗位式三電平變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（帶能量回饋）

空間電壓矢量(Space Vector PWM)法和載波調(diào)制等方法不同，它是從電動機的角度出發(fā)，著眼于如何使電機獲得幅值恒定的圓形磁場，即正弦磁通。由于它把逆變器和電機看成一個整體來處理，所得的模型簡單，便于微機實時控制，并且具有轉(zhuǎn)矩脈動小，噪聲低，電壓利用率高的優(yōu)點，對于調(diào)速要求較高的礦井提升機系統(tǒng)來說，選擇SVPWM控制策略應(yīng)該是現(xiàn)階段最優(yōu)的調(diào)速方式。

3、整體設(shè)計

本課題的三電平變頻器可選擇ABB公司的ACS6000SD型號的變頻柜。經(jīng)過計算，其電壓等級、功率和其他控制硬件與課題中的變頻器均接近，與其他型號的變頻器相比，選擇ACS6000變頻器是最優(yōu)的選擇的。

控制系統(tǒng)的軟件基本結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，系統(tǒng)由初始化程序、主程序、中斷服務(wù)子程序組成。程序上電運行后，首先執(zhí)行初始化程序，為其后程序正確執(zhí)行做初始化準(zhǔn)備。然后執(zhí)行主程序，主程序是一個循環(huán)執(zhí)行的模塊，在不斷的循環(huán)運行中等待中斷信號的到來，并按照中斷信號的級別順序執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)子程序后返回主程序。

圖2 主程序功能原理框圖

4、結(jié)論

相比之下，本文提出的雙P交-直-交同步機直接轉(zhuǎn)矩控制方案在提升控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運行效率高、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點，礦用提升機傳動的發(fā)展方向。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)礦井提升機的精準(zhǔn)調(diào)速、換向、能量回饋制動等。

參考文獻(xiàn)：

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