类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器在煤矿井下的应用研究

针对采用晶闸管元器件作为主控元件的交-交变频器在煤矿中应用存在换流困难、输出频率低等问题,提出了一种类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器的设计方案。该方案采用单个IGBT作为交-交变频器的主控元件,采用变频/变压复合调速方案,同时增加了同步控制方式,从而减少了逆变元件的工作时间,降低了器件的发热功耗。类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器对于煤矿设备的重载启动具有重要意义,但由于该变频器在煤矿尚无使用先例,因此需对其进行进一步的探索和研究。     

变频均压防灭火控制系统的设计

本文介绍了基于变频调速技术的矿井局扇风机控制系统的设计,该系统根据均压通风原理,通过传感器测量巷道进出风速、进风风门内外压差、一氧化碳浓等物理量,进行PID运算,调节变频器输出频率从而调节风机转速,实现风压和风量的动态平衡控制,在满足工作面正常通风的前提下,最大程度地减小采空区的漏风量,从而达到防灭火的目的。同时系统具有一氧化碳报警功能,当工作面发生起火现象时能够及时报警并采取相应的通风策略,减小或避免煤矿井下发生火险的可能性。     

均压防灭火自动变频调控系统设计

针对传统人工均压防灭火方式存在功耗大、准确度和自动化程度低、实时性差的问题,设计了一种均压防灭火自动变频调控系统,详细阐述了系统的组成、运行方式与控制方法、逻辑实现过程。该系统采用多层采空区流场局部动态风压平衡理论,根据回采工作面与上部相邻采空区的压差,采用自动变频调控局部通风机的方法改变回采工作面压力,达到工作面与周围环境均压的目的,实现了多层采空区相互连通回采工作面的均压防灭火的自动控制。     

矿用变频器LRC滤波器寄生参数影响研究

LRC滤波器寄生参数易引起串并联自谐振,影响滤波器对矿用变频器长线传输系统中电动机端尖峰电压和电压变化率的抑制性能,甚至造成器件烧损,但目前缺少该方面的研究成果。建立了变频器长线传输系统数学模型,在分析LRC滤波器元件寄生效应的基础上,采用频域分析方法研究了寄生参数对LRC滤波器滤波性能的影响,得出结论:LRC滤波器中电阻寄生电感对滤波效果的影响最为突出,导致LRC滤波器滤波性能下降、变频器长线传输系统在阶跃响应过程中超调和震荡问题严重,其他寄生参数的影响微弱。对LRC滤波器电阻寄生电感对滤波性能及变频器长线传输系统动态特性的影响进行了仿真和实验研究,结果表明:LRC滤波器采用铝壳功率电阻时,电动机端电压波形出现失真,上升及下降过程中存在明显的震荡;采用厚膜功率无感电阻可消除因电阻寄生电感引起的系统超调、震荡现象,使LRC滤波器达到较理想的滤波效果。     

一种矿用变频器滤波装置

矿用变频器与电动机通过长线电缆连接,脉宽调制(PWM)脉冲在传输过程中存在电压反射现象,从而引起电动机端产生尖峰电压,严重影响变频驱动系统的运行可靠性。目前,矿用隔爆变频器一般采用串联输出电抗器的方式来抑制尖峰电压,但抑制效果有限;而采用RC滤波装置和LRC滤波装置抑制尖峰电压的方法主要针对380,660 V变频器,不能满足煤矿井下1140 V变频器对尖峰电压的抑制要求。针对长线电缆远距离传输引起的尖峰现象,分析了实际应用中电动机负载、PWM上升时间及电缆长度对尖峰电压的影响:长线电缆终端反射系数对电动机负载的变化不敏感,在滤波参数的设计过程中可忽略电动机负载的影响;PWM上升时间越长,电缆长度越短,则电动机端尖峰电压越小。根据上述分析,结合电缆长度和装置功率损耗,提出了一种适用于煤矿井下1140 V变频器的LRC滤波装置设计方案,在PWM脉冲信号传入长线电缆之前,利用该LRC滤波装置延长PWM上升时间,达到抑制尖峰电压和高du/dt的目的。仿真和试验结果验证了该滤波装置的有效性。     

矿用变频器IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法

目前常用优化母排结构参数、改变栅极驱动电阻、设计吸收电路等方法抑制因杂散电感引起的矿用变频器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)尖峰电压,但现有研究未揭示各方法之间的协调统一关系及协调优化准则。针对该问题,以BPJ5-630-1140型矿用四象限变频器为研究对象,在分析杂散电感对IGBT电-热性能影响的基础上,提出了IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法：(1)分析母排结构参数、栅极驱动电阻对IGBT尖峰电压和功率损耗的影响,结果表明,随着交流母排长度增大、宽度减小,IGBT尖峰电压和功率损耗均增大;随着栅极驱动电阻增大,IGBT尖峰电压减小,功率损耗增大。(2)设计二极管钳位式吸收电路,通过试验验证了该电路可降低IGBT尖峰电压和功率损耗。(3)考虑到交流母排宽度对IGBT布局和散热性能无影响,选择栅极驱动电阻和交流母排长度为决策变量,采用BP神经网络-带精英策略的非支配排序遗传算法(BP-NSGAⅡ)实现IGBT尖峰电压、最高结温及散热器表面最高温度的多目标极值寻优。试验结果表明：在散热器表面最高温度为55～65℃、IGBT最高结温为74～80℃时,IGBT尖峰电压最小值为1 861 V,...     

基于GPRS无线数据交换的挖掘机监控系统设计

设计了一种用于挖掘机状态监测系统中的基于GPRS的无线数据交换系统,介绍了系统原理和设计方案,并详细阐述了监测终端的硬件设计和系统的软件设计。硬件系统采用AVR单片机作为数据传输的控制中心,GPRS模块采用内置的TCP／IP传输协议,既保证了数据传输的实时性和可靠性,而且经济实用。