【導(dǎo)讀】choices[1].

　　

【正文】 比率 ，空載啟動(dòng)時(shí)比滿載可能快 3～ 4倍。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是 :免維護(hù) ,啟 動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單 ， 低成本 ， 可靠性高。但是 ， 不能控制啟動(dòng)扭矩和最大停止扭矩。因此 ， 這種方式只用于低功率 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳送驅(qū)動(dòng)中。 降壓?jiǎn)?dòng) 隨著傳送驅(qū)動(dòng)功率的增加 ,在加速期間控制使用的電機(jī)扭矩變得越來(lái)越重要。由于電機(jī)扭矩是電壓的函數(shù) ,電機(jī)電壓必須得到控制 ， 一般用可控硅整流器 (SCR) 構(gòu)成的降壓?jiǎn)?dòng)裝置 ， 先施加低電壓拉緊輸送帶 ,然后線性的增加供電電壓直到全電壓和最大帶速。但是 ， 這種啟動(dòng)方式不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的加速度 ， 當(dāng)加速完成時(shí) ,控制電機(jī)電壓的 SCR 鎖定在全導(dǎo)通 ， 為電機(jī)提供全壓。此種控制方式功率可達(dá)到 750kW。 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī) 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)直接連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速機(jī)上 ,通過(guò)在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)電阻控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。在傳送裝置啟動(dòng)時(shí) ,把電阻串聯(lián)進(jìn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較低的轉(zhuǎn)矩 ， 當(dāng)傳送帶加速時(shí) ， 電阻逐漸減少保持穩(wěn)定增加轉(zhuǎn)矩。在多驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中 ， 一個(gè)外加的滑差電阻可能將總是串聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組回路中以幫助均分負(fù)載。該方式的電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單 ， 但控制系統(tǒng)可能很復(fù)雜 ， 因?yàn)樗鼈兪腔谟?jì)算機(jī)控制的電阻切換。當(dāng)今 ， 控制系統(tǒng)的大多數(shù)是定制設(shè)計(jì)來(lái)滿足傳送系統(tǒng)的特殊規(guī)格。繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)適合于需要 400kW以上的系統(tǒng)。 第 9 頁(yè) 直流 (DC)電機(jī) 大多數(shù)傳送 驅(qū)動(dòng)使用 DC 并勵(lì)電機(jī) ， 電機(jī)的電樞在外部連接?？刂艱C 驅(qū)動(dòng)技術(shù)一般應(yīng)用 SCR裝置 ， 它允許連續(xù)的變速操作。 DC 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)械上是簡(jiǎn)單的 ,但設(shè)計(jì)的電子電路 ， 監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng) ， 相比于其他軟啟動(dòng)系統(tǒng)的選擇是昂貴的 ， 但在轉(zhuǎn)矩、負(fù)載均分和變速為主要考慮的場(chǎng)合 ,它又是一個(gè)可靠的 ， 節(jié)約成本的方式。 DC 電機(jī)一般使用在功率較大的輸送裝置上 ,包括需要輸送帶張力控制的多驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和需要寬變速范圍的輸送裝置上。 液力偶合器 流體動(dòng)力偶合器通常被稱為液力偶合器 ， 由三個(gè)基本單元組成 ： 充當(dāng)離心泵的葉輪 ,推進(jìn)水壓的渦輪和裝進(jìn)兩 個(gè)動(dòng)力部件的外殼。流體從葉輪到渦輪 ， 在從動(dòng)軸產(chǎn)生扭矩。由于循環(huán)流體產(chǎn)生扭矩和速度 ， 在驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間不需要任何機(jī)械連接。這種連接產(chǎn)生的動(dòng)力決定于液力偶合器的充液量 ， 扭矩正比于輸入速度。因在流體偶合中輸出速度小于輸入速度 ,其間的差值稱為滑差 ,一般為 1 %～ 3 %。傳遞功率可達(dá)幾千千瓦。 固定充液液力偶合器 固定充液液力偶合器是在結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單和僅具有有限的彎曲部分的輸送裝置中最常用的軟啟動(dòng)裝置 ， 其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單 ， 成本又低 ， 對(duì)現(xiàn)在使用的大多數(shù)輸送機(jī)能提供優(yōu)良的軟啟動(dòng)效果。 可變充液液力偶合器 也稱為 限矩型液力偶合器。偶合器的葉輪裝在 AC 電機(jī)上 ,渦輪裝在從動(dòng)減速器高速軸上 ， 包含操作部件的軸箱安裝在驅(qū)動(dòng)基座。偶合器的旋轉(zhuǎn)外殼有溢出口 ,允許液體不斷地從工作腔中流出進(jìn)入一個(gè)分離的輔助腔 ， 油從輔助腔通過(guò)一個(gè)熱交換器泵到控制偶合器充液量的電磁閥。為了控制單機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ,必須監(jiān)測(cè) AC 電機(jī)電流 ,給電磁閥的控制提供反饋?？勺兂湟阂毫ε己掀骺墒褂迷谥写蠊β瘦斔拖到y(tǒng)中 ，功率可達(dá)到數(shù)千千瓦。這種驅(qū)動(dòng)無(wú)論在機(jī)械 ,或在電氣上都是很復(fù)雜的 ， 其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本中等。 勺管控制液力偶合器 也稱為調(diào)速型液力偶合器。此種液力 偶合器同樣由三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的液力偶合單元構(gòu)成 ， 即葉輪、渦輪和一個(gè)包含工作環(huán)路的外殼。此種液力偶合器需要在工作腔以外設(shè)置導(dǎo)管 (也稱勺管 ) 和導(dǎo)管腔 ， 依靠調(diào)節(jié)裝置改變勺管開(kāi)度 (勺管頂端與旋轉(zhuǎn)外殼間距 ) 人為的改變工作腔的充液量 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。這種控制提供了合理的平滑加速度 ， 但其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)很復(fù)雜。勺管控制液力偶合器可以應(yīng)用在單機(jī)或多機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ， 功率范圍為 150kW～ 750kW。 1． 3 變頻控制 (VFC) 變頻控制也是一種直接驅(qū)動(dòng)方式 ， 它具有非常獨(dú)特的高性能。 VFC 裝置為感應(yīng)電機(jī)提供變化的頻率和電壓 ,產(chǎn)生優(yōu)良的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和加速度。 VFC設(shè)備是一個(gè)電力電子控制器 ,首先 第 10 頁(yè) 把 AC 整流成 DC ， 然后利用逆變器 ， 再將 DC 轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控的 AC。 VFC 驅(qū)動(dòng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制 (DTC) 技術(shù) ， 能根據(jù)不同的負(fù)載采用不同的運(yùn)行速度。 VFC 驅(qū)動(dòng)能根據(jù)給定的 S 曲線啟動(dòng)或停車(chē) ， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤啟動(dòng)或停車(chē)曲線。 VFC 驅(qū)動(dòng)為傳送帶啟動(dòng)提供了優(yōu)良的速度和轉(zhuǎn)矩控制 ， 也能為多機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供負(fù)載均分。 VFC 控制器可以容易地裝在小功率輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)上。過(guò)去在中高電壓使用時(shí) ， VFC 設(shè)備的結(jié)構(gòu)由于受電力半導(dǎo)體器件的電壓額定值限 制而變得很復(fù)雜，中高電壓的變速傳動(dòng)常常使用低壓逆變器 ，然后在輸出端使用升壓變壓器 ， 或使用多個(gè)低壓逆變器串聯(lián)來(lái)解決。與簡(jiǎn)單的器件串聯(lián)連接的兩電平逆變器系統(tǒng)比較 ， 由于串聯(lián)器件之間容易均壓以及輸出端可以有更好的諧波特性 ， 三電平電壓型 PWM 逆 變器系統(tǒng)在數(shù)兆瓦工業(yè)傳動(dòng)中近年來(lái)獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用。由三臺(tái) 750kW/ 2. 3kV 的這種逆變器構(gòu)成的 VFC 系統(tǒng)已經(jīng)成功安裝在成莊煤礦長(zhǎng) 2. 7km的帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。 2 使用 IGBT的中性點(diǎn)箝位三電平逆變器 由于串聯(lián)器件電壓均分容易 ,器件每次開(kāi)關(guān)的 d v/ d t 低以及輸出端出色的諧波品質(zhì)，三電平電壓型逆變器在大功率傳動(dòng)應(yīng)用中變得越來(lái)越流行。高壓 IGBT(HVIGBT) 的出現(xiàn)使得應(yīng)用三電平中性點(diǎn)箝位原理的中高壓逆變器設(shè)計(jì)有了更大的應(yīng)用范圍。這種逆變器目前可以實(shí)現(xiàn)從 2. 3kV到 4. 16kV全范圍的應(yīng)用。 HVIGBT 模塊串聯(lián)可使用在 3. 3kV和 4. 16kV的設(shè)備。 2. 3kV逆變器每個(gè)開(kāi)關(guān)只需要一個(gè) HVIGBT[2,3]。 2． 1 主功率逆變電路 主功率逆變電路用三電平中點(diǎn)箝位電壓型逆變器實(shí)現(xiàn) ,可以滿足中高壓交流傳動(dòng)應(yīng)用的需要。與兩電平電壓型 逆變器相比，三電平中點(diǎn)箝位電壓型逆變器提供三個(gè)電壓級(jí)別給輸出端，對(duì)于同樣的輸出電流品質(zhì)，開(kāi)關(guān)頻率可降低到原來(lái)的 1/ 4， 開(kāi)關(guān)器件的電壓額定值可減小到原來(lái)的 1/ 2 ， 附加到電機(jī)上的額外的瞬態(tài)電壓應(yīng)力也可能減少到原來(lái)的 1/ 2 。 三電平中點(diǎn)箝位電壓型逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)可歸納于表 1 ， U ， V 和 W 分別表示三相 ， P， N 和 O 是直流母線上的三個(gè)點(diǎn)。例如 ， 當(dāng)開(kāi)關(guān) S1U和 S2U閉合時(shí)， U 相處于狀態(tài) P(正母線電壓 ) ， 反之 ， 當(dāng)開(kāi)關(guān) S3U和 S4U閉合時(shí)， U 相處于狀態(tài) N (負(fù)母線電壓 ) 。在中性點(diǎn)箝位時(shí) ,該相在 O 狀態(tài) ， 這時(shí)根據(jù)相電流極性的正負(fù) ,或者是 S2U導(dǎo)通或者是 S3U導(dǎo)通。為了保證中性點(diǎn)電壓平衡，在 O 點(diǎn)被注入的平均電流應(yīng)該是零。 輸入端變流器 為 通常使用 12 脈沖二極管整流器給直流環(huán)節(jié)電容器充電 ,在輸入端引入的諧波是很小的。若對(duì)輸入諧波有更高的要求 ， 可以使用 24 脈沖二極管整流器作為輸入變流器。對(duì)于需要有再生能力的更高級(jí)應(yīng)用 ， 可以用一個(gè)有源輸入變流器取代二極管整流器 ， 這時(shí)輸入 第 11 頁(yè) 整流器與輸出逆變器為同一結(jié)構(gòu)。 逆變器控制 電機(jī)控制 感應(yīng)電機(jī)的控制可以使用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制器實(shí)現(xiàn) ,通過(guò) 使用 PWM 調(diào)制器完成了恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和高速弱磁區(qū)的控制。圖 2 為間接矢量控制框圖。圖中指令磁通 Ψr 是速度的函數(shù) ,反饋速度和前饋滑差控制信號(hào) ω sl相加。對(duì)相加結(jié)果的頻率信號(hào)積分 ， 然后產(chǎn)生單位矢量 (cosθ e 和 sinθ e ) ， 最后通過(guò)矢量旋轉(zhuǎn)器產(chǎn)生電壓 角 控制 PWM 調(diào)制器。 PWM調(diào)制器 該調(diào)制器實(shí)際上是把空間矢量調(diào)制概念擴(kuò)展到三電平逆變器。其基本原理是三電平 PWM 調(diào)制器使用兩個(gè)參考波 Ur1 和 Ur2， 但只使用一個(gè)三角波。它以一種優(yōu)化方式確定每一次開(kāi)關(guān)時(shí)刻 。 產(chǎn)生的諧波盡可能的小 ， 使用盡可能低的開(kāi) 關(guān)頻率以最小化開(kāi)關(guān)損耗 ； 可將零序成分加到每一個(gè)參考波里以便最大化基波電壓。作為一個(gè)附加的自由度 ,參考波與三角波的相對(duì)位置可改變 ， 這可以用于直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)的電流平衡。 3 測(cè)試結(jié)果 三個(gè) 750kW/ 2. 3kV 三電平逆變器在成莊煤礦 2. 7km 長(zhǎng)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成功安裝之后 ,對(duì)整個(gè)變頻傳動(dòng)系統(tǒng) (VFC) 的性能進(jìn)行了測(cè)試 ,測(cè)試結(jié)果顯示出使用 VFC 控制系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)的優(yōu)良特性。圖 3為測(cè)試結(jié)果波形。由圖看出 ,曲線 1 顯示受控帶速 ,帶速呈 S 形曲線形狀 ,曲線 2 、 3 分別表示電流和扭矩 ,曲線 4 顯示帶 張力。從圖中可以發(fā)現(xiàn) ,帶張力的波動(dòng)范圍很小 ， 所有檢測(cè)結(jié)果顯示出帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)令人滿意的特性。 4 結(jié)論 近年來(lái)輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步已更為可靠，符合低成本效益和高效驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為用戶提供了選擇。在這些選擇中，可變頻率控制 (VFC)的方法顯現(xiàn)出在將來(lái)長(zhǎng)距離輸送中帶式輸送機(jī)扮演了重要的角色。 使 用高壓 IGBT 的中點(diǎn)嵌位三電平逆變器本身可以提供電機(jī)終端所需的供電中高壓 ,使變頻控制的應(yīng)用更為簡(jiǎn)單。通過(guò)成莊煤礦 2. 7km長(zhǎng)帶式輸送機(jī)中采用的中點(diǎn)嵌位三電平逆變器變頻調(diào)速 (VFC)控制系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果表明 ,采用HVIGBT 的中點(diǎn)嵌位三電平逆變器以及使用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)矢量控制策略的感應(yīng)電機(jī)變頻傳動(dòng) ,使帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的性能 ,顯示出良好的應(yīng)用前景。