提升机低速直联交流同步电机驱动系统设计概述

近几年,伴随着各行业的不断进步,矿井等资源领域也不断朝大型化发展,提升机主电机功率8 000 kW以上屡见不鲜,电机功率达12 000 kW的提升机也陆续在筹建。以往常用提升机通常采用悬臂低速直联结构直流电机,但是直流电机在功率大于3 000 kW时,制造难度大、成本高。针对高功率提升机系统,设计一套交流同步电动机,配套中高压交直交变频的调速系统。通过对机低速直联交流同步电机驱动系统设计研究,实现了取代直流驱动系统。系统解决大功率提升机驱动问题,能够满足大型矿井提升需求。     

德国西门子公司同步机交—交变频调速系统的特点

<正> 德国西门子公司对大型矿井提升机拖动采用晶闸管交—交变频调速技术已有20多年历史,自1981年该技术首次在德国West falen矿业公司的新Mnon Pol煤矿应用以来,已充分显示出其较晶闸管直流传动系统具有同步电动机体积小,结构简单、维护工作量小;效率高、省电和过载能力大等优点,是大型矿井提升机拖动的发展方向。西门子公司早在70年代就推出了交—交变频磁场定向矢量控制技术,该发明使交流电动机具有象直流电动机一样的调速性能。现介绍其基本思想和应用于同步电动机交—交变频传动系统的工作原理。     

提升机同步电动机调速控制系统矢量控制分析

超化煤矿主提升机采用同步电动机拖动,其特点是用目前比较先进的全数字控制交—交变频调速系统,主提升同步电动机功率2600kW、额定转速47.75r/min,定子为两套互相独立的绕组,额定定子电压2×1460V、额定定子电流2×540A。同步电动机定子供电的变频装置由6台变压器和6台变频柜组成,其中3台变压器为D/D接法,3台为△/接法,分别向6台变频柜提供50Hz、990V交流电源,由变频柜分别进行三相—单相变频后,输出按连接方式接成两组三相0￣7.96Hz变频电源,向主提升机同步电动机的两套定子绕组供电(见图1)。系统所有控制、监测和安全回路都串联连接,…     

矿井提升机交-直-交智能变频调速系统

介绍了矿井提升机交-直-交智能变频调速系统的组成、控制原理和硬件、软件设计，并将自适应神经网络控制器应用于控制系统中，较好地解决了电机模型参数不确定性问题，实验结果表明，系统的动态性能好，抗干扰能力强。     

现代大功率矿井提升传动系统的应用与思考

针对矿井提升机采用交流调速系统的应用现状,介绍了交—直—交变频传动系统的组成,指出了矿井提升传动系统的特点.通过对提升电动机和定子变压器功率选择的计算,解答了矿井提升传动系统的功率选择问题.     

矿井提升机大功率变频调速系统的设计

针对传统矿井提升机驱动系统功率小的现状,结合矿井实际生产情况,介绍了大功率交-直-交变频调速系统的结构组成,并对同步电机采用直接转矩控制策略。变频调速系统主电路采用三电平IGCT技术,分析了直接转矩控制的工作原理,并用DSP实现控制,给出了控制系统的软件设计,使提升机变频调速系统可以满足大功率生产的需要。     

变频调速技术在煤矿井下斜井提升机上应用

斜井提升隔爆兼本安智能变频调速控制装置与JKB-2系列防爆提升机、JTPB型防爆绞车配套,组成斜井提升智能变频调速控制系统,该系统采用智能四象限交—直—交变频器对提升电动机实行正、反向控制,实现提升电动机的起动、调速和制动。调速范围广、精度高、操作方便、高效节能,是目前煤矿井下斜井提升机理想的控制系统。     

双变量交-交变频提升机变频调压策略的研究

交-交变频调速作为交流调速的一种重要方法，已经广泛地应用到各国民经济部门，尤其是在大睿量、低转速、重负载的场合，如矿井提升机等。理论上讲，变频调速可以实现连续的变压变频（VVVF）调速，但在矿井防爆提升机等场合从简化控制系统、提高可靠性、减少成本等角度考虑，可以采用级差较小的有级差的变频调速。有级差变频调速时各个机械特性过渡点之间会有大幅度速度变化，尤其是在高速分频（1／2f-1／5f）之间速度差别较大，在这些分频上直接过渡，系统机械、电气性能上会有一定的冲击。为了解决该问题，往往需要改变电动机在各个频率下机械特性的硬度，使得各个频率之间的过渡更为柔和。以减小冲击。由于采用调压方式可以改变各分频下机械特性硬度，应运而生了变频调速与调压技术结合的方法。     

矿井提升直流电动机被列为限制类技术的对策研究

应对国土资发[2014]176号文件将"矿井提升直流电动机列为限制类技术",提出相应对策。采用异步电动机和高、低压变频器取代高速直流电动机及直流调速系统,目前已具备条件;采用低速同步电动机和高压、中压变频器(IGBT和IGCT型)替代低速直流电动机及其调速系统,还需长期持续努力;在不断提高理论研究水平的基础上,全面发展我国低速同步电动机及其驱动技术和产品,为早日全面限制使用和淘汰矿井提升直流电动机甚至高速异步电动机做好准备;以低速同步电动机及其高、中压变频器为驱动的低速直联型将主导矿井提升机市场。     

国外引进交-交变频提升机国产化改造实践

 摘 要：矿井提升机作为煤矿生产的主要设备,要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限内频繁周期性的进行起动、制动和反向运行,对其在运行过程中的加速度、减速度以及各运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制,随着电力电子技术和现代电机控制理论的迅速发展,对于矿井提升机系统,采用交-直-交变频同步电机驱动与PLC技术相结合的控制方案,实现提升机系统的全速、满载、全自动运行,是十分理想的控制策略。本文针对陈四楼矿原交-交变频提升系统的不足,采用上述方案对系统进行国产化改造,经现场运行证明,该国产化改造方案具有极大的应用与推广价值。     

低速大转矩永磁直驱传动系统在矿井提升机上的应用

阐述了矿井提升机异步高速电动机+减速器传动系统、电励磁低速直联同步电动机传动系统的结构特点;根据永磁电动机工作原理,提出了矿井提升机低速直联永磁同步变频驱动传动系统方案;对比分析了3种传动系统的技术特点。结合项目实际应用,得出结论：低速直联永磁同步变频驱动传动效率高,维护量小,可靠性高,节能效果好。     

基于交——直——交矢量变频调速技术的矿井提升机系统研究

提出一种基于交一直一交矢量变频的矿井提升机调速系统方案,并阐述了系统组成、电路以及该系统的电压空间矢量的脉宽调制算法,最后通过试验说明该系统运行稳定、功耗小、抗干扰性强、鲁棒性等特点,为今后的矿井提升机调速方案的制定打下了理论基础。     

矿井提升机电控改造

矿井提升机电控系统可分为传统的交流电控系统、交流变频调速系统和直流电控系统三大类(传统的交流电控是指绕线型转子异步电动机外接电阻调速系统，加“传统”二字用以区别交流变频调速，以下同)。交流变频调速系统，目     

基于同步电机的主井提升电控系统调节器的设计

以基于同步电动机的煤矿主井提升机为研究对象,对其电控系统采用矢量控制的交-交变频双绕组调速系统进行控制,并在此技术基础上,采用"电子最佳调节器设计"的方法,对它的定子电流、转子励磁电流和速度调节器作出了详细设计。     

矿井提升机传动系统方案的探讨

以矿井提升机电控系统的工艺控制要求为出发点,首先详细探讨了直流提升机电控系统的基本配置结构及工作原理,分析了直流传动方案的优缺点;其次给出了当前我国矿山主流交流提升机电控系统的基本配置结构及工作原理,比较了高压绕线异步电机转子串电阻调速传动方案、直联低速同步电机交交变频调速传动方案和交直交变频调速传动方案各自的优缺点。通过系统比较现阶段我国矿山采用的交、直流传动方案的相关特性,提出了合理选择矿井提升机传动系统的一般性原则,进而为以后的矿井提升机传动系统方案选择提供了设计依据。     

付煤公司主井提升系统技改

付煤公司主井原用的D2．8×4型塔式多绳摩擦提升机，配用1000kW交流同步电动机拖动，提升机全套设备为瑞典ABB公司产品，其电控系统采用的是交-交变频技术，全数字控制方式。经过多年生产运行，提升机暴露出一些问题，对生产影响较大。     

变频调速技术在矿井提升系统中的应用研究

本文介绍了新型的变频调速技术,其是由矢量控制,优势明确,比如对转矩控制精确高、电动机加速特性好、调速范围较广、系统动态响应快等。在矿井提升系统中引用矢量控制的变频调速技术,可以使矿井提升机在运行的时候可靠性提高。     

矿井提升机三电平IGCT变频调速驱动系统

矿井提升机新一代调速控制系统大多采用ACS6000SD交一直一交变频器驱动大功率同步电动机.以实际控制系统为平台,分析了三电平IGCT变流器-同步电动机系统的组成及工作原理,并用配套调试工具软件Drive Window对系统进行了测试,结果表明其速度曲线和转矩脉动完全满足矿井提升机的技术要求.     

变频调速技术在矿井提升系统中的应用

针对传统的交流提升机采用的TKD型电控系统故障率较高、调速系统的综合技术指标差等缺点,介绍矢量控制的变频调速技术,该技术具有调速范围宽广、系统的动态响应速度快、电动机的加速度特性好、可以对转矩实行精确控制等优点.矢量控制的变频调速技术在矿井绞车提升系统中运用,进一步提高了矿井提升机运行的可靠性.     

永磁外转子提升机变频调速系统研究

传统矿井提升机多采用交流异步电动机和减速器组成的传动结构以及TKD电控系统进行调速,存在起动电流过大、工作效率低、能耗大、维护量大、噪声大等问题。为此提出永磁外转子提升机,其采用外转子永磁同步电机与提升机卷筒一体化结构,配合先进的变频调速系统,具有传动结构简单,高效节能,起动频率低,低速运行平稳,以及维护量小、噪声小等优点,解决了传统提升机长期存在的问题。对永磁外转子提升机变频调速系统(分为矢量控制系统和直接转矩控制系统)进行原理分析和仿真研究,结果表明：变频调速系统的能够实现永磁外转子提升机的转速(或转矩)闭环控制,达到了平稳运行的效果|矢量控制系统的转矩和转速响应平滑|直接转矩控制的转矩和转速更快速,但是存在转矩脉动比较大的问题,需要采用优化方法对转矩脉动进行消除。