CN205178932U - 基于双边pwm变流器的提升机双馈调速系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,包括:三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PWM可逆整流器(VSR)、可逆变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置K1、断路器K2、手动切换开关K3;可逆整流器和逆变器组合成双边PWM变流器,该变流器两端分别连接异步电机和变压器T,起着变流和能量双向传输作用;变压器T连接电网和变流器,在电网和设备间变换电能;隔离开关和断路器装置K1装在电网和系统之间,起断网隔离检修作用;断路器K2和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换;整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高,降低了变流器额定电压和功率容量,满足了提升机重载起动和频繁起停的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双馈调速系统,特别是涉及一种基于双边PWM变流器的双馈调速系统。
背景技术
煤矿提升机是煤矿的关键设备之一,其运行性能是否优良,直接影响到煤矿的正常生产和设备自身及工作人员的安全。目前,我国的煤矿提升机绝大数采用交流电动机传动系统。而实际情况中,调速系统大部分还采用的是传统的调速控制方案:在绕线转子异步电动机的转子回路中,串入多级电阻,逐级切除,实行分级调速。这类传动系统的控制精度不高,且效率低。
而现代交流变频调速技术可弥补上述不足。目前交流绕线式异步电机电力传动双馈调速方案在大容量的风机、泵类负载方面已有成功应用的例子。这类流量型负载具有共同的特点:低速时转矩小、系统基本上是在长期稳定的电动运行状态。因此,调速系统都采用了相对较简单的启动方式:转子串电阻辅助起动或直接慢起动,以简化调速控制系统结构。但由于提升机的负载特性(位能性负载、恒定转矩、重载起动、频繁起停及正反转)与之差别很大,要求更高,其控制过程存在很多技术问题值得深入研究。
针对煤矿交流提升机的负载特性和运行特点,即位能型负载,频繁起停、重载启动、四象限运行的特性,本实用新型提出提升机双馈调速方案的系统结构和起动方式:采用交-直-交双边PWM变流器双馈调速系统和单、双馈混合启动模式。这一系统方案可有效降低调速系统中变流器的额定功率容量,减小能耗,降低调速系统造价;还可以实现用低压变流器拖动中高压电机、在不更换现有电动机的前提下,增加煤矿提升机的额定功率容量,解决目前中高压电动机难以直接匹配低压变频器的问题,对现有矿井的扩产具有重要意义。
发明内容
本实用新型公开了基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,解决了目前煤矿类位能性负载要求重载启动且频繁起停、往返的技术要求和中高压电动机难以直接匹配变频器的问题。有效降低了调速系统中变流器的额定功率容量,减小能耗,降低调速系统造价,实现用低压变流器拖动中高压电机、在不更换现有电动机的前提下,增加煤矿提升机的额定功率容量。整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高,满足了提升机重载起动和频繁起停的要求。
本实用新型采用的技术方案是:基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于包括:三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PWM可逆整流器(VSR)、转子侧可逆变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置K1、断路器K2、手动切换开关K3;整流器和逆变器组合成双边PWM变流器,该变流器两端分别连接异步电机和变压器T,起着变流和能量双向传递作用;变压器T连接电网和变流器,在电网和设备间变换电能;隔离开关和断路器装置K1装在电网和系统之间,起断网隔离检修作用;断路器K2和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。
整流器和逆变器均是可逆的,能量可双向传递,组合成双边PWM变流器,可使系统运行在单双馈模式。
断路器K2安装在绕线异步电动机M定子绕组和电网之间;手动切换开关K3安装在电动机M定子绕组上,用于切换定子绕组短路。
采用单双馈混合启动提升机,变流器直接连接电动机M的转子绕组;当转子侧变流器(inverter)单馈运行模式时,断路器K2断开,手动切换开关K3闭合,定子绕组短路连接。
当低速单馈模式结束,系统切换到双馈模式时,先断开转子侧变流器(inverter)开关的驱动信号,再断开K3;延时约50ms后闭合K2,使定子绕组接通电网;再延时50~100ms后重新驱动转子侧变流器,系统运行于双馈模式。
综上所述,本实用新型主要优点为:
1)系统采用交-直-交双边PWM变流器,能量可以双向传递,通过切换开关,可以使系统运行在单、双馈混合启动模式。
2)该系统可有效降低调速系统中变流器的额定功率容量,减小能耗,降低调速系统造价。
3)可实现用低压变流器拖动中高压电机,解决目前中高压电动机难以直接匹配低压变频器的问题,在不更换现有电动机的前提下,增加煤矿提升机的额定功率容量,易于矿产的扩产建设。
4)整个系统功率因数高、调速范围宽、操作简单、运行效率高,满足了矿用提升机重载起动和频繁起停的要求。
附图说明
图1是本实用新型的主电路结构图。
图2是本实用新型的转子侧馈电模式图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐述本实用新型,应注意本实施方式仅仅解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,由三相交流绕线式异步电机M、配电变压器T、电压源型PWM整流器(VSR)、转子侧变流器(inverter)、隔离开关和断路器装置K1、断路器K2、手动切换开关K3等构成。
可逆整流器和可逆逆变器组合成双边PWM变流器,该变流器两端分别连接异步电机M和配电变压器T,起着变流和能量双向传输作用,为系统提供单、双馈混合运行模式,可减小变流器的额定功率容量。
变压器T连接电网和变流器,在电网和设备间变换电能;隔离开关和断路器装置K1装在电网和系统之间,起着断网、隔离、检修的作用。
断路器K2安装在电机定子绕组和电网之间;手动切换开关K3安装在定子绕组上,用于切换定子绕组短路;断路器K2和手动切换开关K3用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。
采用单、双馈混合起动模式运行提升机。在起动后的加速阶段和停车前的减速阶段,根据电动机运行速度不同,切换主系统的连接模式;模式的切换以电机转差率S=0.5为标准。
当S>0.5时,系统采用图2的转子侧变流器单馈运行模式:断路器K2断开,手动切换开关K3闭合,定子绕组短路连接,双边PWM变流器直接连接电动机M的转子绕组,向转子绕组馈电。采用转子侧馈电模式,以便变流器的电流、电压等级能够直接与标准双馈运行模式匹配。这种结构的双馈调速系统对于常见的矿用6kV级别的交流电动机,其对应变流器的电压等级被降低到了1kV以下,变流器成本降低,系统易实现。
当S<0.5时,低速单馈模式结束,系统切换到双馈模式时,先断开转子侧变流器开关的驱动信号,再断开K3;延时约50ms后闭合K2,使定子绕组接通电网;再延时50~100ms后重新驱动转子侧变流器,系统运行于双馈模式,能耗低,效率高。
Claims (5)
1.基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于包括:三相交流绕线式异步电机(M)、配电变压器(T)、电压源型PWM整流器VSR、转子侧变流器inverter、隔离开关和断路器装置(K1)、断路器(K2)、手动切换开关(K3);整流器和逆变器组合成双边PWM变流器,该变流器两端分别连接异步电机和变压器(T),起着变流和能量双向传输作用;变压器(T)连接电网和变流器,在电网和设备间变换电能;隔离开关和断路器装置(K1)装在电网和系统之间,起断网隔离检修作用;断路器(K2)和手动切换开关(K3)用于调速系统单、双馈起动运行模式的切换。
2.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于:整流器和逆变器均是可逆的,能量可双向传递,组合成双边PWM变流器。
3.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于:断路器(K2)安装在电机定子绕组和电网之间;手动切换开关(K3)安装在定子绕组上,用于切换定子绕组短路。
4.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于:变流器直接连接电动机的转子绕组;当转子侧变流器单馈运行模式时,断路器(K2)断开,手动切换开关(K3)闭合,定子绕组短路连接。
5.根据权利要求1所述的基于双边PWM变流器的提升机双馈调速系统,其特征在于:当低速单馈模式结束,系统切换到双馈模式,先断开转子侧变流器开关的驱动信号,再断开手动切换开关(K3);延时约50ms后闭合断路器(K2),使定子绕组接通电网;再延时50~100ms后重新驱动转子侧变流器,系统运行于双馈模式。
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CN111279606A (zh) * | 2017-10-25 | 2020-06-12 | 西门子股份公司 | 用于运行双馈异步电机的方法 |
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