【正文】 aULUP aUR.....o? IEaULPR.o? (1) ia與 ea同相 (2) ia與 ea反向 IaEaULUP aUR.....o? IaEaULUPR..o? (3) ia超前 ea 90176?；芈冯妱萜胶夥匠虨? paaaa udtdiLRie ??? （ 21） 式中： ae —— a相交流電源電壓； ai —— a相交流電流； L—— a相回路總電感，含進(jìn)線濾波器電感、電源漏感； R—— 交流回路總電阻； pau —— a 相調(diào)制電壓。其基波分量與電網(wǎng)側(cè) 的電壓同頻率。此為斬波升壓電路。當(dāng) V3關(guān)斷時， L向直流回路釋放能量，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 同時 Uab也向直流回路輸出能量。 三相 PWM 整流器的主電路如圖 21 所示。 三相電壓源型 PWM 整流器的 電路分析 PWM 脈寬調(diào)制可逆整流器具有功 率因數(shù)可調(diào)、諧波電流小的突出優(yōu)點(diǎn)，它克服了晶閘管可控整流器的缺點(diǎn)。 A CA CA Cs 1s 2s 3i d32SSCC 32SSCC32SSCC32SSCC32SSCC32SSCCdU?dUA V R A C Rl?l?A C Rqi?qi? ? pqU?pdU?paU pbU? pcUdi?di ??? 1n?23rsCCddE? 檢 測dU 檢 測P W M 調(diào) 制dUP W M 調(diào) 制~ 50 HZ ~ 50 HZaU?bU?cU? AU BU CU Ai Bi Ciai bi cirtu?rti?rtirte rmermu ?ACRTAC RMASRrmi?rmismistismi?s?s?p?1mLeT?n?n TKK?nK2?2? 1?tg ? ?su s? ??sLPG鎖相 VA su1?psi ?si ?s ?us?ue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。 （圖） ~ 1 0 K VA R U I N UM S~i f圖 17 雙 PW交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電圖 INU 為 PWM逆變器，它將直流你變成三相交流電供給異步電動機(jī)的定子繞組，為了改善對礦井提升機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制的性能，可采用直接轉(zhuǎn)矩控制方案，扭矩響應(yīng)時間達(dá)到 (ABB公司 )，轉(zhuǎn)矩脈動分量也大大減小。 圖中 ， ARU 為 PWM 可 逆整流器，電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)近 似 為 1，能夠?qū)⒔涣麟娫吹哪芰哭D(zhuǎn)變成直流電能，也可以把直流側(cè)的電能逆變成交流電回饋電網(wǎng)。但是這種拖動方案的電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、諧波電流大 ,對電網(wǎng)的污染嚴(yán)重，為此，需增設(shè)諧波補(bǔ)償裝置、無功動態(tài)補(bǔ)償裝置，使整個系統(tǒng)的投資大。 該拖動方案的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子重量輕、拖動系統(tǒng)的飛輪矩小、轉(zhuǎn)矩的動態(tài)響應(yīng)快。為了保證同步電動機(jī)的功率因數(shù)為 1，在控制三相定子電流的同時，也控制勵磁電流 fI 的大小。由兩組晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成單相交一交變頻電源，變頻器的輸出頻率在 7HZ以下，改變?nèi)嘧冾l器的輸出頻率即可改變同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以當(dāng)系統(tǒng)處于深度調(diào)速狀態(tài)，晶閘管導(dǎo)通角很小的時候，要添置無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。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（ cos cos??? ） 。但是，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，不允許電流反向，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可逆行，必須使用正反兩組全控整流申路，使得系統(tǒng)裝置復(fù)雜。改變直流電流極性的VM調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 5所示。 可知 ，改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 eT 極性有兩種方法，一是改變電流 dI 的極性，稱為電 樞換向方案 。 2. 晶閘管供電的直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) (亦稱 VM 系統(tǒng) ) 由直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式： e m dT C I?? （ 11） 式中， eT —— 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩， Nm。 3)運(yùn) 行 效率低 ，在低速時大部分功率都消耗在電阻上 。這種 托 動方安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 案存在的問題是 : 1)開環(huán)有級調(diào)速，加速度難以準(zhǔn)確控制，調(diào)速精度差 。如果要求電動機(jī)低速運(yùn)行，則需在轉(zhuǎn)子回路串較大電阻。 1. 交流電動機(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 。 （ 3）整流管和逆變管均由晶閘管構(gòu)成，而產(chǎn)生和使用晶閘管的技術(shù)已經(jīng)很成熟。觸發(fā)脈沖的頻率增加，則輸出電壓的頻率會增加。 （ 2） 變頻器輸出的三相電壓幅值和頻率的調(diào)節(jié)方法。逆變電路的作用是：將直流電 dU 逆變成頻率可調(diào)的三相交流電。逆變環(huán)節(jié)由 6 個晶閘管構(gòu)成三相橋式逆變電路，采用強(qiáng)迫換流方式。直流環(huán)節(jié)為直流大電容，能夠?yàn)V除 高頻諧波，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 可使直流電壓 dU 的波形更為平直。 整流環(huán)節(jié) 6 個晶閘管構(gòu)成三相橋式可控整流電路，采取自然換相方式。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。 交直交變頻器的工作原理是：先通過整流器將工頻交流電換成直流電，再通過逆變器將直流電變成交流電。 SSSABCLCabcnS 1S 2S 3S 4S 5S 6S 7S 8S 9 圖 12 三相 —— 三相矩陣式變流器 矩陣式變頻電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓為正弦波，輸出頻率不受電網(wǎng)頻率的限制；輸入電流也可控制為正弦波且可以和電壓相同，功率因數(shù)為 1，也可以控制為需要的功率因數(shù)；能量雙向流動，適用于交流電動機(jī)的四象限運(yùn)行；不 通過中間環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。在任一瞬間，每組只有一個開關(guān)閉合，共有 23 種可能的開關(guān)狀態(tài)。 該種變流器是一個由交流開關(guān)組成矩陣，她允許從任意輸入相到任意輸出相的連安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 接。 矩陣式變頻電路是近年來出現(xiàn)的一種新穎的變頻電路，其電路圖如圖 12 所示。 2）交交變頻電路的優(yōu)缺點(diǎn) 和交直交變頻電路比較 ，交交變頻電路的優(yōu)點(diǎn)是：只用一次變流，效率較高：可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻輸出波形接近正弦波。這樣，每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)變化。 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0u的波形接近正弦波，可以按正弦規(guī)律對 ? 進(jìn)行調(diào)試。改變兩組變流器的切換頻率，就可以改變輸出頻率 0w 。變流器 P和 N都是相控整流電路， P組工作時，負(fù)載電流 0i 為正， N組工作時， 0i 為負(fù)。 1． 交交變頻電路 1） 電路構(gòu)成和基本原理 單相交交變頻電路的基本原理如圖 11 所示。 在實(shí)施提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造時，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。 傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性差的另一 原因是安全保護(hù)、閉鎖及監(jiān)測系統(tǒng)不完善，均為單線系統(tǒng)，且與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線路 ， 互相影響。目前多采取動力制動或低頻拖動加制動的方式來完成減速、爬行和停車?？偟膩碚f，我國近年來開展的對提升機(jī)數(shù)字電控系統(tǒng)的研究，采用了先進(jìn)的控制設(shè)備和控制策略，無論在驅(qū)動方式上還是在控制技術(shù)上都取得了長足進(jìn)展，取得了很大成績。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急待解決的課題。此外我國還應(yīng)用 SIMADYND和 S7研制成功第一臺交 交變頻器供電的交流提升機(jī)?！熬盼濉?，期間國產(chǎn)全數(shù)字直流提升機(jī)已成為煤礦提升機(jī)的首選機(jī)型。當(dāng)然此類系統(tǒng)要求維護(hù)人員有更高的技術(shù)水平和計(jì)算機(jī)知識。 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。為確保人員和設(shè)備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法。甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。c、各傳感器(如位置開關(guān)、停車開關(guān) )信號的監(jiān)視。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 。一般過程控制用微機(jī)作監(jiān)視，行程控制也采用單獨(dú)微機(jī)完成，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。如 SIEMENS, ABB, AEG等公司已采用 32位微機(jī)來構(gòu)成行程給定器。采用微機(jī)控制，可通過采集各種傳感信號，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號進(jìn)行處 理，計(jì)算出容器準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。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。目前，國外己達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，使整個拖動控制產(chǎn)生一次變革。下面就國內(nèi)外計(jì)算機(jī)控制在礦 井 提升機(jī)中的應(yīng)用情況作一介紹。按一般多繩提升機(jī)的工藝要求，其最高運(yùn)行速度 n0F0F0F0ttt( a )( b )( c )( d ) 圖 12 給定速度下不同的力圖 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 m ax 11 .7 5 /V ms?，爬行速度min /V ms?，則調(diào)速范圍為m a x m in 5 / = 23V /V ?。顯然，隨著提升物料的重量不同，要求電動機(jī)的拖動力不同，且在一個提升循環(huán)中，在不同階段電動機(jī)的拖動力的極性也在變化，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。圖 (c)為靜負(fù)載力矩 比較小的情況 。 根據(jù)動力學(xué)方程式： 2375eL GD dnTT dt?? （ 11） 式中： eT —— 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩， Nm LT —— 靜負(fù)載力矩， Nm 2GD —— 拖動系統(tǒng)正轉(zhuǎn)矩， N 2m 可得到如圖 2（ a）速度給定下，不同大小的力圖，如圖 2（ b）、（ c）、（ d）所示。加速階段是礦井提升機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動加速到最高速度；等速階段是提升機(jī)的主要運(yùn)行階段，提升機(jī)以最高速度運(yùn)行；減速階段是提升機(jī)從最高速度減小到爬行速度；爬行階段是箕斗定位和準(zhǔn)備安全停車考慮。 為電壓期望值，即通常意義上的速度給定， T為驅(qū)動輪， 1為牽引鋼絲繩， 2為提升容器， 3為平衡鋼絲繩， M為驅(qū)動電動機(jī)。 鑒于在礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)，因此要求礦井提升機(jī)的電力拖動系統(tǒng)具有安全可靠、運(yùn)行高效且定位準(zhǔn)確的能力，以滿足礦井提升工藝過程的需要。 礦井提升機(jī) 的工作特點(diǎn)及其 對電力傳動系統(tǒng)的要求 礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn) 是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行，完成上升與下降的任務(wù)。 礦井提升機(jī)作為礦山最大的電氣設(shè)備之一，其耗電量占礦山總耗電量的 30^40%，并 且 運(yùn)行特性復(fù)雜，速度決，慣性大，一旦提升運(yùn)行失去控制，不能按照給穿速度運(yùn)行，就可能發(fā)生超速、過卷等重大安全事故，造成設(shè)備損壞甚至人員傷亡，給礦山帶來重大人生和財(cái)產(chǎn)損失。礦井提升機(jī)在整個煤礦生產(chǎn)中占有重要的地位。礦井提升有主井提升和副井提升之分，主井提升的作用是沿井筒提升有益礦物如煤炭等 )。s basic working principle and the corresponding vector control theory, and then mine hoist and then bined with a pay settlement has been reversible Frequency specific requirements, respectively, on the threephase PWM rectifier and inverter for main circuit parameters and select Components. Finally, DSP (TMS320LF2407) as the core, the design of system hardware and software, pleted a threephase VSR digital control system to achieve. In this paper, a brief