【正文】 （25）dpd qtiuELR??? （26）dpdqtii式（25） 、式（26）表示在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中調(diào)制電壓 upd、 upq與交流電源的電壓空間矢量的幅值 Ed、電流有功分量與無功分量之間的關(guān)系。由于 d 軸與矢量 E 重合，E d=E，E q=0。圖中，坐標(biāo)系 MT 的磁鏈軸 M 位于轉(zhuǎn)子磁鏈 的軸線上，定子電流矢量 是等效的定子電流空間矢量，由三r si相定子電流 、 、 合成，它們都以同步速 旋轉(zhuǎn)。r?而轉(zhuǎn)子磁鏈與 的關(guān)系為si （223）rmstdTLi??? （224）rrR?式中， ——定子繞組的互感；mL ——轉(zhuǎn)子繞組時(shí)間常數(shù)；rT ——轉(zhuǎn)子繞組電阻；R ——轉(zhuǎn)子繞組漏阻。在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中有個(gè)e?r?sti安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)21內(nèi)環(huán)即磁鏈控制環(huán)，通過電壓模型檢測到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈 與期望值 相比較（對于r?r?恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 為固定值） ，經(jīng)過 ASR 調(diào)節(jié)，其輸出電壓作為定子電流的勵(lì)磁分量期r??望值 。r?? eT? 異步電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)的定義方法與直流電動(dòng)機(jī)是一致的，若電磁轉(zhuǎn)矩 T與轉(zhuǎn)速 n 的方向一致時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，若電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。這也就是說，回饋制動(dòng)10P?過程中，轉(zhuǎn)子邊送過來的電磁功率 ，除了定子繞組上銅耗 消耗外，其余的回饋M1cup給電源。根據(jù) SPWM 規(guī)律：要保證整流器輸入端線電壓不含有與 PWM 開關(guān)頻率無關(guān)的低次諧安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)26波，直流電壓 必須不小于交流側(cè)線電壓基波 的最大峰值：duabu由 ?為調(diào)制系數(shù)，當(dāng) =1 時(shí)，?? 即直流側(cè)電壓必須要大于 倍的交流側(cè)電壓，這樣才可以保證整個(gè)電路的安全。通過 VSR 交流側(cè)電壓幅值、相位的 PWM 控制或通過 VSR 交流側(cè)電流幅值、相位的 PWM 控制可實(shí)現(xiàn) VSR 四象限運(yùn)行。 ——交流側(cè)額定電流；N ——系數(shù)，并取 =；nknk ——整流器輸出電壓；dU ——開關(guān)器件的開關(guān)頻率（載波頻率） ，取 10KHZ。于是可得 ??????即電感上的壓降不能超過直流側(cè)電壓的 2/3。直流電源和負(fù)載之間存在無功交換問題。因aI此從這一角度看，電容的容量應(yīng)適當(dāng)大些。sTi12siT??*iinmsIT?若滿足快速電流跟蹤要求，則必須 （33）12si?inmsIT?mI綜合式（31）~（33），并考慮 ，得bc?安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)29 （34）123dcmsTuLI??當(dāng) = ，將取得最大電流變化率，此時(shí) L 取值范圍最大。交流側(cè)電流畸變率 THD 要?。阂?THD 5%?根據(jù) ??maxax5%2dNITHD? 2max31cos34nddskUIfL????????? 由于電機(jī)的定子電壓與電網(wǎng)電壓相等，又因?yàn)檎髌骱湍孀兤鞯墓β室驍?shù)均為 1，可以由功率互換理論得到網(wǎng)側(cè)電流與電機(jī)的電流實(shí)時(shí)相等的結(jié)論。這是因?yàn)?VSR 交流側(cè)電感的取值不僅影響到電流的波形品質(zhì)，而且還制約著 VSR 輸出功率、功率因數(shù)以及直流電壓。 器件的選擇 由圖 31 可知需要進(jìn)行以下器件的選擇： 在 PWM VSR 中，直流輸出電壓 不僅要滿足負(fù)載對電壓的要求，而且要能控制流du過電感 L 中的電流為需要波形，這就必須對 采取一定的限制。而23cupIr?? 1p222os0rsx????????????22rEIjIs??????根據(jù)以上兩式，畫出正向回饋制動(dòng)是異步電動(dòng)機(jī)的向量圖，如圖 215 所示。這AUB?C三個(gè)交流量經(jīng) PWM 調(diào)制電路得到逆變器六個(gè)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于 ASR 為 PIeT?調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。 在定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢 ，其中s?se （218）1smse??? （219）sts3）在 MT 坐標(biāo)系中定子電壓的計(jì)算安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)20 (220)21 1mrsmsmsts smLRpuRI ieT?????????????????????? (221)2()mstssttrLpie??????4）轉(zhuǎn)矩 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 MT 中，將定子電流 分解為 、勵(lì)磁分量 。為了檢測變頻器的三相輸出電流，需設(shè)置三只霍爾電流傳感器。u G的正跳為 θ 的起始點(diǎn)。矢量圖如圖 25 所示。前者的技術(shù)性能不如后者。啟動(dòng)時(shí)電流開環(huán)控制系統(tǒng)輸出直流電壓跟隨時(shí)間為 秒，無超調(diào)，但有明顯波動(dòng)，而電流閉環(huán)控制系統(tǒng)跟隨時(shí)間減少至 秒，有少許超調(diào)，但只波動(dòng)一次，波形較平滑。diq電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)控制的整流器結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。整流器為純感性pa.. .aI.負(fù)載。圖 24 調(diào)節(jié) upa時(shí)的 ea與 ia相量圖1）整流狀態(tài)相量圖的圖 23(1), 比 滯后 δ ， 與 同相，功率因數(shù)角 φ 為 0186。此為斬波升壓電路。A CA CA Cs 1s 2s 3i d32SC32SC32S32S32S32SCdU?A V R A C Rl?lA C Rqi??pqU?pdU?pab?cdi???1n?23rsdE檢 測 d檢 測PWM調(diào) 制 dU調(diào) 制~50HZ ~50HZab?c AUBCiaibcrturti?temARTASRmristsi?s??p?1Le?n?TK?nK2??1tg?su?PG鎖相 Vsu1?pi??su運(yùn) 算 電 壓 模 型3~M?????圖 21 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖 三相電壓源型 PWM 整流器控制系統(tǒng)的理論研究 PWM 整流器按其主電路結(jié)構(gòu)可分為電壓源型（ VSR）和電流源型（ISR ）兩種。該拖動(dòng)方案的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子重量輕、拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪矩小、轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。但這種方案采用的是晶閘管相控整流電路，其輸入電流滯后于電壓，滯后角隨著觸發(fā)延遲角a的增大而增大，位移因數(shù)也隨之降低（ ） 。2. 晶閘管供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(亦稱VM 系統(tǒng))由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式：安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9 （11）emdTCI??式中， ——直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，Nm。1. 交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的主電路結(jié)構(gòu)如圖14所示。逆變電路的作用是：將直流電 逆變dU成頻率可調(diào)的三相交流電。交直交變頻器由整流環(huán)節(jié)、直流環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié) 3 部分構(gòu)成。該種變流器是一個(gè)由交流開關(guān)組成矩陣，她允許從任意輸入相到任意輸出相的連接?！? NPZU圖 11 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形為了使輸出電壓 的波形接近正弦波，可以按正弦規(guī)律對 進(jìn)行調(diào)試。在實(shí)施提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造時(shí)，既要緊盯國際先進(jìn)水平，也要考慮我國國情，依靠自己的力量，加強(qiáng)與先進(jìn)國家的合作，采取引進(jìn)消化、吸收、合作生產(chǎn)、聯(lián)合改造等多種形式，實(shí)現(xiàn)符合中國國情的煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)代化。但到目前為止，還未見采用高檔微機(jī)或其他控制裝置實(shí)現(xiàn)高性能的行程控制系統(tǒng)的成套裝置，對于我國的礦井提升機(jī)，實(shí)現(xiàn)高精度深度指示器和行程控制器是一個(gè)急待解決的課題。5) 全數(shù)字化系統(tǒng)調(diào)速控制德國AEG公司的Logidyn D(32位機(jī))、西門子公司的Siemadyn D(16位機(jī))以及ABB公司的Tyrak(16位機(jī))系統(tǒng)都已應(yīng)用與提升機(jī)上。提升過程采用微機(jī)主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視:a、提升過程中各工況參數(shù)(如速度、電流)監(jiān)視。由于微機(jī)功能強(qiáng)，使用靈活，運(yùn)算速度快，監(jiān)視顯示易于實(shí)現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的。顯然，隨著提升物料的重量不同，要求電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力不同，且在一個(gè)提升循環(huán)中，在不同階段電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力的極性也在變化，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。 為電壓期望值，即通常意義上的速度給定，T為驅(qū)動(dòng)輪，1為牽引鋼絲繩，2為提升容器，3為平衡鋼絲繩，M為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。礦井提升機(jī)在整個(gè)煤礦生產(chǎn)中占有重要的地位。 該文簡要分析了變頻技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，揭示了其控制原理。PWM 整流器部分采用電壓、電流雙閉環(huán)矢量控制策略。 inverter part of the introduction of rotor fluxoriented vector control method. Established a control system model, and its principledepth analysis.This article first discusses the inverter and the inverter39。因此礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產(chǎn)。根據(jù)礦井生產(chǎn)安全規(guī)程的要求，要限制提升過程的加速度以及爬行速度。??? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展礦井提升機(jī)對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)廠或國家的傳動(dòng)控制技術(shù)水平,因此世界各大公司紛紛將新的、成熟的技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)電控系統(tǒng)。在罐籠提升時(shí)可實(shí)現(xiàn)無爬行提升，大大提高了提升能力。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、保留或打印輸出。二、國內(nèi)提升機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)狀由于種種原因，國內(nèi)提升機(jī)行程控制的水平還較低，對速度給定以時(shí)間給定和機(jī)械式行程給定為主，而以計(jì)算機(jī)為核心的礦井提升機(jī)行程監(jiān)控和保護(hù)的研究還處于嘗試階段鬧。由于異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)特性曲線軟，在次同步狀態(tài)下無法產(chǎn)生有效的制動(dòng)力矩，因而難于準(zhǔn)確地控制提升機(jī)的停車位置。電路有 P 組和 N 組反并聯(lián)的晶閘管交流電路構(gòu)成，和直流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速用的四象限變流電路相同。9另外半個(gè)周期可對變流器 N 進(jìn)行同樣的控制。線路 LC 濾波器是必須的，一是為了完成交流開關(guān)的換相，使負(fù)載的感性電流可以在各相之間切換；二是為了濾掉線路電流的諧波。整流電路的作用是：將三相交流電整流成幅值可調(diào)的直流電 ，其中 幅值的調(diào)節(jié)時(shí)通過調(diào)dUd安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7節(jié)晶閘管的控制角 的大小來實(shí)現(xiàn)的， 角越小， 就越大，兩者的關(guān)系用公式可控??dU整流電路接電感型負(fù)載： 。幅值的調(diào)節(jié)方法在整流環(huán)節(jié)中完成，通過調(diào)節(jié)整流管 控制角 的大小來實(shí)1VT6?現(xiàn)；頻率的調(diào)節(jié)方法在逆變環(huán)節(jié)中完成，通過調(diào)節(jié)逆變管 的觸發(fā)脈沖的頻率的大小來實(shí)現(xiàn)。為了解決減速段的負(fù)力要求，通常采用動(dòng)力制動(dòng)方案，即將定子側(cè)的高壓電源切除，施加直流電壓，或在定子繞組上施力A1低頻電源，讓電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。二是改變勵(lì)磁電流 的極性，稱為磁場換向方案。3. 晶閘管交一交變頻同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)為了解決大容量礦井提升機(jī)V M 直流調(diào)速系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，德國西門子等公司開發(fā)了晶閘管交一交變頻同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其主主路結(jié)構(gòu)如圖所示。三相 三相 三相6 K VUVWifM S~ ~圖16 晶閘管交交變頻同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)4. 雙PWM交直交變頻調(diào)速方案繞線式異步電機(jī)雙PWM交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示。目前已在交直交可逆交流傳動(dòng)系統(tǒng)、高壓直流輸電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置中應(yīng)用。在調(diào)節(jié) upa 、u pb、 upc的基波分量的幅值和相位時(shí)，可調(diào)節(jié)交流側(cè)電流的幅值和相位RaLaRbLbRcLcV1V3V5V4V6V2RLudOOC / 2C / 2PaPbPciaabc~圖 22 三相 PWM 整流器主電路交流側(cè) a 相等效電路如圖 22 所示。pa.. .aI.此時(shí)，是理想的逆變狀態(tài)，將直流電源變成交流電，回饋電網(wǎng)。電壓調(diào)節(jié)器 AUR 采用 PI 調(diào)節(jié)器。ACQR 調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié) iq的，亦采用 PI 調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出量是 upq1*。啟動(dòng)時(shí)電流開環(huán)控制系統(tǒng)三相電流波形較亂，幅值過大，響應(yīng)時(shí)間為 秒，無論啟動(dòng)還是擾動(dòng)時(shí)，電流有功、無功分量跟隨均不理想，響應(yīng)時(shí)間較長且不明顯，因此功率因數(shù)波動(dòng)時(shí)間長；電流閉環(huán)控制系統(tǒng)三相電流波形較好，響應(yīng)時(shí)間僅 秒，電流有功、無功分量跟隨快，功率因數(shù)動(dòng)態(tài)跟隨性好。ω 就是交流電源的角速度 2πf。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)17 及 的物理概念及檢測?dE1） 的物理概念及檢測在矢量運(yùn)算中，需要用到交流電壓空間矢量 E 相對于 a 相繞組軸線的空間位置角θ 。由式（22）可得（29）??式中，E av－相電源電壓的平均值。 軸為轉(zhuǎn)子軸，以 速度旋轉(zhuǎn)。r? 在保證 不變，即保證 不變的條件