煤矿提升机交流拖动系统简介

量就 小，这就使得交直交 回路变 压器的容量选型可 以 比交交 的小的缘 故。
三 、对 电网质量 要求 的 比较
由于交直 交直接转 矩控制 （ Ｔ ）在整个 提升循 ＤＣ 环 中，定子变压器线 电压 和线 电流控制在相 同相位 ，
低 时 ，系统 将 降容 使用 。但Ｄ Ｃ 动在低速 甚至 零速 Ｔ传
对 电网产生谐波 ，这些谐波不仅包括特征频 率，而且
含有随速度变化 的边 频 以及运行 时由于触 发脉冲不对
称 、无环流死 时等因素影响而 引入 的旁频 。这大大增
加 了谐波治理 的难度 。 而对 交直交 直接转 矩控制 （ Ｔ ）系统 ，不仅不 ＤＣ 产生 电网谐 波 ，而 且吸收 过滤 电网上 的谐 波 。６ 脉动 ＡＵ Ｒ 整流器 能够消除２ 次及 以下谐波 ，ｌ 脉动Ａ Ｕ ５ ２ Ｒ 整流
煤 矿提 升机交流拖 动系统简介
王 守 军
（ 南矿 业 集 团生产 部 ， 徽 淮 南 ２ ２ ０ 淮 安 ３ ０ ０）
摘要 ：大容 量（ ３ ０ ｋ ） 井提 升 机 系统 中传 动 方式 多采 用 交流 传动 。 高性 能 交流传 动 方案 主要 有 两种 ： ≥ ０ ０Ｗ 矿 交 一交 变频 传动 和 交 一直 一交 变频传 动 。作 为 一种 新 型 的 高性 能传 动方 式 ，交 直 交变频 传 动 以其优 越 的调
ＰＭ Ｗ 矢量控制 （ Ｙ Ｌ ）的力矩阶跃一般在 ｌ ￣２ｍ 。 ＣＣＯ Ｏ ０ ｓ 因此 ，交 交矢量 控制 （ Ｙ Ｌ ）的矿井提 升机 ，大多 ＣＣＯ 会产 生 力矩 汶 波 ，导 致 共振 频 率 。采 用Ｏ ｔ ｍ ｅ ｐ ｉｉ ｄ ｚ
［ ２ ］李玉瑾．多绳摩擦提 升系统动力学研究与谐 波 的 比较
交 交矢量 控制 （ Ｙ Ｌ ）系统 的最大 致命弱 点是 ＣＣ Ｏ
Ｓ ｅ ｅｓ ｉ ｍ ｎ 。这样 ，Ｃ ｃ ｏ 交交变频传 动系统将 退 出新 ｙ ｌ一 系统的市场 ，技术及产 品支持将 会越来越少 ，从而大 大增加提 升机 系统的维 护费用 。
交直交 直接转矩 控制 （ Ｔ ）系 统使用集 成 门极 ＤＣ
速性 能 、谐 波污 染小 以及功 率 因数 高等优 点 ，在 国 内矿 山提 升 系统 中得 到广 泛使 用。
关键 词 ： 煤矿提 升机 ； 交流拖 动 ；电网谐 波 ；交直 交直接 转矩控 制 系统 ； 交 矢量控 制 交
中图分类 号 ： Ｄ５ １ Ｔ ３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：１ ０ － ３ ４（ ０ ２） ９ ０ ５ － ２ ０９ ２ ７ ２ １ ０ － １１ ０
因此 ，交直 交直接 转矩控 制 （ Ｔ ）系统 还适用 ＤＣ
于 电网质量 比较差 的场合 ，如有谐波 、压 降大等 。
五 、动静 态性 能 比较
交 直 交直接 转 矩控 制 （ Ｔ ）每 ２ 采 样一 次 ＤＣ ５ｕｓ 实际数 据 ，估 算 电机 模 型 ，计 算 控制 力矩 ，直接 切 换 功率 元件 Ｉ Ｃ ，控 制 响应 时间 为１ ｍ 左 右 ，而 ＧＴ ～２ ｓ
时，可短 时输 出１ ０ 额 定 电流 ，连 续输 出７ ％ ０％ ０ 的额 定
电流。这是软件通过特殊 的切换技术来 平衡 定子相间 电流来实现 的。
对 电 网而 言 ，属 于 线 性 负荷 ，功 率 因 数恒 为 １ ，因
此 ，对 电网没有无功功率要 求 ，所需 电网功率就是 实 际有功 功率 。由于交直 交直接转 矩控制 （ Ｔ ）系 统 ＤＣ 不 从电 网消耗无功功 率，因此 ，对 电网造成 的压 降也 非常小 。而交交变频 提升机在启动阶段 ，无 功功率为 最 大，需装设无功补偿及谐波吸收装置。
直 交直接转 矩控制 （ Ｔ ）系统 则能消 除力矩汶 波 ， ＤＣ
避 免机械共振 。 在低速时 ，Ｄ Ｃ Ｔ 使用 了专利方案，包括： １ ．力矩汶 波控 制 。专 用软件通 过调整 力矩 汶波 频段 ，使力矩汶波最小化 。 ２ ．力矩 前馈控 制 。控 制系统根 据负 载变化动 态
（ Ｙ Ｌ ）中的计算 、控制复杂 的 问题 。 目前该技术 ＣＣ ０
已成功地应 用于矿 山、冶金 、船舶等工业领域。
一
最佳控制 ，有很快 的转矩 响应速度和很 高的速度及转
矩控制精度 。
交直 交 直 接 转矩 与交 交 矢 量 控 制原 理 比较
、
二 、 系统 组成结构 比较
交直交 直接转矩控 制系统 （ Ｔ ）与交 交矢量控 ＤＣ
预 测 力 矩 ， 以获 得 更 平 滑 的控 制 。
３ ．变压器 数 目减少 。交交 变频单绕 组 电机主 回 路需要三 台定子变压器 ，同等性 能的交直交变频 电机 只需要一 台定子变压器 即可 。 ４ ．变压 器容量大大减少 ，对 同等 电机 功率 ，Ｄ Ｃ Ｔ 变 压 器 的 容量 通 常 是 交交 变 频变 压 器 的 ５ ％ Ｏ 。低速 时，电动机的输 出功率 因转速低 而输 出功率小 ，由于 ＡＵ Ｒ 直流侧 电压高达４ ０ Ｖ ９ ０ ，而使得整流器 的输 出电流
作者 简介 ： 忠秋 （ ９５ ， 福 建连 江人， 林 １７ 一）男， 中铁 二十 四
局福 建公 司工程师 ， 究方向： 研 土木 工程。
［ 水运工程质 量检验标 准（Ｔ ５ — ０ ８ 【 ． ６ 】 Ｊ Ｓ２７ ２０ ）Ｓ 北京： 民交 】 人
通 出版 社 ，０ ８ ２０ ．
ｒ】 李文全， 召彪 ， ７ 黄 邓晓丽， 雷家利．张 家洲南港下浅区航道
也 小 ， 所 以变 压 器 的输 出 电 流 就 小 ，整 流 变 压 器 发 热
３ 高 性 能 的 速 度 位 置 控 制 。 当 速 度 设 定 为零 速 ．
时，电机 将保持绝对零速 ，由于编码器测量 的位置也 保持不变 ，以保证准确停车精度 。
４ 低 的 定 子 电 流 下 降 率 。一 般 情 况 下 ，速 度 很 ．
（ 任编 辑 ： 责 文
森）
２ １ ３ ｏ 中 高 术 ｌ １ ０ ２０ 圈 衙艘 硷 ５
达 １ 动 态 可 调 ， 所 以供 电 电 网 中 无 需 设 立 功 率 补 偿 ，
装置 。
ｓ ｉｃ ｉ ｇ ａ ｇ ｅ Ｗ 技 术 控 ￥ ｌ Ｃ 导 通 、关 断 的交 ｗ ｔｈ ｎ ｎ ｌ ｓ ＰＭ Ｊ １Ｇ Ｔ
器 能够 消 除 ５ 次 及 以下 谐 波 ， ｌ 脉 动 Ａ Ｕ 流 器 能 够 ５ ８ Ｒ整 消 除 ８ 次 及 以下 谐 波 。 ５
可换 向晶闸管 ＩＣ ，采用无熔断器结构 的相模 块，结 ＧＴ
构简 单。逆变 侧，使用 直接转矩 控制 （ Ｔ ）技术 ， ＤＣ
动静态控制性 能高，能消除力矩汶波和机械共 振。整
六 、技 术前 景
新技 术及 新器件的发展趋势 ，要求 交流传动系统
具 有 主 动 前 端 （ Ｆ ）技 术 ， 以减 少 对 电 网 的 影 响 ， ＡＥ
几乎所有的 国内外传动公 司，都 已投资研发带主动前 端 技术 （ ｃ ｉｅ Ｆ ｏ ｔ Ｅ ｄ Ａ ｔ ｖ ｒ ｎ ｎ ）的传动 系统，￣ Ａ Ｂ ＩＢ ，
直 接转矩控制 （ Ｔ ）技术 是 １８ 年德 国鲁尔大 ＤＣ ９５
分量解耦进行 独立控制 。
学教授提 出 ，１９ 年有瑞 士Ａ Ｂ 司将 直接 转矩技术 ９８ Ｂ公 应 用 于 变频 器Ａ Ｓ ０ ０ 的交流 调速 传 动 的控 制技 Ｃ ｌ０ 上
术。它通过检测 电机定子 电压和 电流 ，计算 电机 的磁 链和转矩 ，并根据与参考值 比较所得 的差值 ，实现磁 链和转矩的直接控制 。从根本上解决 了交交矢量控制
煤 炭 工业 出版 社 ，０ ８ ２０ ．
［ ｄ Ｂ培训大学．Ａ ６ ０ 基 本操 作与维护 ［ ． ３ ３ 】？ ＣＳ０ ０ 』 作者 简介 ： 王守军（９ ９ ， 安徽 淮 南人 ， １７－）男， 淮南矿业 集
团 生产 部 工程 师 。
（ 任编 辑 ： 责 文
森）
１２ ５ ｏ 中阉高新技术企业 ２ １ ３ ０ ２０
直接转矩控制与矢量控制不 同，它不是通过控制
电流、磁链等量来间接控制转矩 ，而是把转矩直接作 为被控量来控制 ，它也不需要解耦 电机模型 ，而是在 静 止 的坐 标 系 中通 过检 测直 流 电压和 相 电流 ，计算 电机 磁通 和 转矩 的实 际值 ，然 后 ，经 磁链 和转 矩 的 Ｂｎ—ａ ｄ ａ ｄ Ｂ ｎ 控制 产生Ｐ Ｍ Ｗ 信号对逆变 器的开关状态进行
６ ｍ 内能够分 断 电源 ，故功 率元件模块无 需使用熔断 ０ｓ
器保护 。
２ ．无 需功率 补偿 滤波 器 。Ａ Ｕ 流侧 控制 原理 Ｒ整 基 于直 流 电压调 节和 功率 因数 调节 ，系统 功率 因数
［ 李 昕． 内河航 道船舶 定线制条件 下的航标 配布探讨 Ｕ． ４ ］ 】
水 运 工程 ，０ ０（ ） ２ １ ，３ ．
整 治 工程 方 案 试 验 研 究及 整 治 效 果 分 析 【． 水 运 工程 ， 『 】 ２ １ ，３ ． ｏ ０（ ）
【 余卫锋 ， ５ 】 肖烈兵．安 庆石 门湖航道整治工程研 究 们．中国
水 运 ， １ ，４ ． ２ ０（ ） ０
制 （ Ｙ Ｌ ）比较 ，交直交直接转矩控制 （ Ｔ ）结构 ＣＣ０ ＤＣ 简单 。 １ 功率 元件 Ｉ Ｃ 相模 块 采用 无熔 断器 保 护结 ． ＧＴ 构 。即便系统发生短路故障 时，由于主 回路 断路器在
矢量控 制也称 磁场定 向控制 ，其原理 是将交流 电
动机在三相坐标系下 的定子 电流Ｉ 、Ｉ 、Ｉ ，通 过三 ａ ｂ ｃ 相／ 二相变换 ，等效成 两相静止 坐标系 下的交流 电流 Ｉ ｌ ｂ ，再通过按转子磁场 定向旋转变换 （ 、ｑ ａ 、Ｉ ｌ ｄ 坐 标 ），等效成 同步旋转坐标系下的直流 电Ｉ １ ①２ 、Ｉ （ ①１ 当于直流 电动机 的励磁 电流 ，Ｉ ２ 当于与 Ｉ 相 相 转矩成 正 比的电枢 电流 ）， 然后 模仿对 直流 电动机 的 控制方法 ，实现对交流 电动机 的控制 。其 实质 是将 交 流 电动机等效为直流 电动机 ，分别对速度 、磁场 两个
流侧 ，使用优化触 发脉冲 控制模式 ，不产生谐波 ，功 率 因数为 １ ，无 需功率补偿 和谐波 治理 。同时 ，进 线 侧设有Ｉ Ｕ（ Ｎ Ｕ Ｉ Ｔ Ｒ Ｕ Ｉ ）进线滤波单元能吸 Ｆ ＩＰ Ｔ Ｆ Ｌ Ｅ Ｎ Ｔ 收过滤 电网谐波 ，适用于 电网质量较差的场合 。ｏ
参考文献
【 １ 】李崇坚．交流同步电机调速 系统 ［ ． 科 学出版社 ，０７ ＭＩ ２０