免费毕业论文--变频调速在矿山斜井提升机上的应用

和输出滤波三部分组成。其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。二极管为隔离二极管，其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分。电容的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。
ABB的ACS800多传动采用了先进的直接转矩控制方式（DTC）。
3.1 直接转矩控制
直接转矩控制技术是ABB公司开发研制的。逆变器的通断直接控制电动机关键的变量：磁通和转矩。
传动单元初次启动时自动进入励磁识别模式，传动单元带动电动机运行一段时间后传动单元建立并优化电动机的数学模型。
测量电动机电流和电压作为自适应电动机模型的输入，这个模型每隔25 μs产生一组精确的转矩和磁通的实际值。直接转矩控制的性能就是基于准确的电动机模型。
3.2 零转速满转矩
在电动机获得解除封锁信号后，电动机的速度设定值还未给定时，由于人车的重力作用有一个向下的力。这时变频器虽然没有输出电压但已经有电流输出，它使电动机有一个和重力相反的力矩使人车不下滑。而且可以使电动机输出满转矩。
ABB变频器带动的电动机能够获得在零速时电动机的额定转矩。
3.3 直流励磁
当选择了直流励磁功能后，变频器在启动前可自动给电动机定子绕组加一个直流电流励磁，这个特性保证有足够高的启动转矩，甚至200％的电动机额定转矩。电动机建立磁场的时间可以根据情况进行调整，也可以通过变频器根据电动机的数学模型来决定。在机械抱闸释放的时候已经建立起转矩，以保持电动机不会被重车拖动而发生转动。
3.4 加速/减速斜波
有两种加速和减速变化率可供选择：1）线形；2）S型曲线。
因为矿井提升是需要平稳的、圆滑的、特别是人车还要乘坐的人尽量在无知觉的行进中改变速度。对于矿井提升选用S曲线比较好。
3.5 磁通制动
在电动机制动过程中变频器根据在启动开始获得的电动机数学模型提高电动机的磁场以达到快速制动的目的。
变频器能通过提高电动机的磁场来提供足够快的减速。当增加电动机磁通后，电动机在制动过程中产生的能量能够被转化为电动机的发热能量。变频器持续监视电动机的状态，在磁通制动时也不停止监视。因此，磁通制动也能用于停止电动机和从一个转速变换到另一个转速。从一个转速变换到另一个转速用直流注入制动是不可能实现的。磁通制动与直流注入制动相比还有其它一些优点。
1）在停止命令给出后，制动迅速启动。在直流注入制动中，在停止命令给出后通常有一段时间的延时，制动才能启动。
2）电动机冷却的速率更高。在磁通制动过程中电动机定子的电流增加。在直流注入制动过程中电动机的转子电流增加。定子的散热比转子散热的速度更快。
3.6 磁通优化
ABB变频器的磁通优化减少了总能耗，并且减小了当传动运行在低于额定负载时的电动机噪音。总效率（电动机和传动）能提高1% ~ 10%，大小取决于负载转矩和速度。
4 系统中变频器部分先进功能简述
1）速度监视。本功能用于监测电动机速度：确定电动机零速旋转、在电动机超速时给出跳闸信号。
2）转矩监视。监测电动机在加速和减速时是否能够跟随速度给定，在正常运行和加/减速期间是否产生过度的速度偏差
3）快速停车。可设定不同的停车类型：
①仅带有转矩限制；
②带有转矩限制和机械制动；
③仅带有机械制动。
4）其他还有：转矩验证、功率优化、位置测量等等很多专门用于提升应用的功能,变频器本身具有松绳及过载保护功能。
5 系统的优点
1）软启动软停车。减小了机械冲击, 启动及加速换档时对电网冲击电流很小,使提升系统和电网运行更加稳定可靠. 变频器本身提供的功能使机械制动与电制动有机的结合起来，保证系统的绝对安全。
2）外围控制采用PLC。其与各部传感器,构成闭环控制(也可采用开环控制)，友好的人机界面时时监测系统运行情况,简化了系统构成,减小了人工劳动强度。
3）实现了无级调速。调速范围宽,运行曲线呈S型,使加/减速平滑,无冲击感。
4）安全保护功能齐全。外壳IP54防护等级,变频器除一般过流、直流过压、直流欠压、变频器过温、短路、输入缺相、环境温度、过频、I/O控制板内部故障外, 还具可编程故障保护功能、 AI 5）系统4象限运行。能量直接回馈电网,且不受回馈能量大小的限制,则保证了提升机运行时可频繁的停车,启动及换向，节约大量电能。
6）控制精度高、动态性能好。采用全数字、IGBT逆变器变频单元向负载提供变频电源，使所有控制功能均由参数设定完成。直接转矩控制，可实现高动态性能的转速控制、转矩控制。旋转脉冲编码器的使用，可实现提升机的精确定位。
参考文献
1 ABB-ACS800硬件手册
2 ABB-ACS800多传动模块手册
3 ABB-ACS800-104逆变器模块硬件手册
4 ABB-ACS800标准应用程序
5 采矿手册(5). 冶金工业出版社
6 洪晓华，陈军. 矿井运输提升.中国矿业大学出版社
7 天津电气传动设计研究所，电气传动自动化技术手册
8 许实章. 电机学. 机械工业出版社

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