采煤机变频器课件51476

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►中间直流环节：滤波、储能。
滤波元件决定电源形式
无论是哪种形式的整流电路，其输出电压和电流如果不加处理 都有一定的波动，必须对其进行滤波才能提供给逆变器使用。对 整流输出的滤波是中间环节的一个重要任务。滤波元件可以是电 容，也可以是电感，在整流电路的输出端并联电容进行滤波使逆 变器的输入相当于接一个电压源，这种变频器因此叫做电压源型 变频器。如果在整流电路的输出端串联电感滤波，逆变器输入端 相当于接电流源，变频器也因之叫做电流源型。
采煤机变频器技术交流
2011-12-05
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交流调速系统概况
交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一
，这是和电力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及 微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。
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2）矢量控制变频器
矢量控制(victor control)的变频器,它以交流电机 的双轴理论为依据,在同步旋转坐标中把定子电流矢量 分解为2个分量, 一个分量与转子磁链矢量重合,称为励 磁电流分量;另一个与转子磁链矢量垂直, 称为转矩电 流分量,通过控制定子电流矢量在旋转坐标系的位置及 大小,即可控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小,仿 照直流电动机那样对磁场和转矩进行控制。
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ACS800壁挂式风冷结构
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经采煤机厂家改装后的卧式水冷结构
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2）进线压敏电阻
进线压敏电阻，可以抑制瞬态过电压，起到保护变频器的作用。
3）电流互感器
大部份变频器都是用的霍尔电流互感器，用来检测电流，从而计算过 流，缺相，接地等故障。
4）IGBT
IGBT是绝缘栅双极型晶体管的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管 复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管， 它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开 关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点 。
3）直接转矩控制变频器
它避开了矢量控制中的2次坐标变换及求矢量的模 与相角的复杂计算工作量,而直接在定子坐标系上计算 电动机的转矩与磁通, 通过转矩控制,使转矩响应时间 控制在一拍以内,无超调,控制性能比矢量控制还好。
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二十世纪50年代末开始，电气传动领域中进行着一场 重要的技术革命—将原来只用于恒速传动的交流电动机实 现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵、维护麻烦的直 流电动机。
进入二十世纪七十年代后，当现代控制理论、新型大 功率电力电子器件、新型变频技术以及微型计算机数字控 制技术等在实际应用中相继取得了重要进展的时候，才为 交流电动机调速技术的飞跃创造了一个坚实的基础。
ACS800变频器使用了最先进的控制算法直接转矩 控制（DTC），能够精确的控制功率器件的每一次开关 ，相对于矢量和标量控制，可以减少冗余的开关次数， 能效更高，满足高精度的控制要求。直接转矩控制算法 是ABB变频器的核心。
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压敏板
压敏电阻板 RVAR:在工业环境中，输入保护板可以用于替换 RRFC 板。
压敏电阻
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►控制电路：控制电路是给异步电动机供电的主电路提 供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”， 主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检 测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电 路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
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7、国内外交流变频电牵引采煤机的发展情况
采煤机由最初的液压牵引发展到交流电牵引，而后 随着电力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微 型计算机和大规模集成电路的飞速发展，目前采用ＩＧ ＢＴ逆变的变频器可将鼠笼型电机的启动转矩提升到额 定转矩的2倍。这种全数字式的通用变频器具有很强的 控制能力,即使不用测速反馈, 也能使鼠笼型电机具有 较硬的机械特性和快速正反转能力。80年代末,煤矿井 下也开始在采、掘、运等主要设备调速上采用变频器。 如采煤机的牵引电机、提升机、绞车、井下用通风机、 水泵及带式输送机电机的调速等。牵引拖动有“一拖一 ”和“一拖二”两种方式。
接地点
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IGBT触发 电流互感器
压敏电阻
MOS管
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充电电阻
充 电 接 触 器
电 解 电 容
续流二极管
均压电阻
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电 流 互 感 器
电解电容
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5、变频技术概念、定义、名称
► AC-DC，把交流电变为直流电，称为整流。 ► DC-AC，把直流电变为交流电，这是整流的逆过程， 称为逆变。 ► AC1-AC2，把一种形式的交流电变为另一种形式的交 流电。若变换前后频率不变，称为交流调压，若变换前 后频率变化，称为变频。 ► DC1-DC2,对直流电压的大小进行变换，称为斩波。
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各组成部分功能
变频器的基本结构由整流电路、中间直流环节、逆 变电路和控制电路组成。
►整流电路：利用电子器件的单向导电开关特性，构成 输出单一方向电流的电力变换电路，从而将输入的交 流电能转换为输出的直流电能。
整流电路分为可控整流电路和不可控整流电路两种 。对于三相变频器一般采用三相桥式结构。
从以上公式可以看出，在其它参数不变的情况下,电机的 转速与供电电源的频率成正比,因此通过改变电机供电电 源的频率可以改变电机的转速。
2、 变频器的定义
变频器也称之为变频调速器，是利用电力半导体器件的通 断作用将工频电源转换为另一频率的电能控制装置。
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3、变频调速的原理
变频调速是通过变频器向电机的定子输出一个电压 ，其频率可以连续地改变，从而达到调速的目的。采 用变频调速的异步电动机的机械特性如下图所示：
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7）电解电容
为滤波电容，变频器功率越大，电容的容量就越大，滤波电容的耐压 一般是450V，因为380V级的变频器整流滤波后的电压是600V，所 以两并两串后耐压就可以达到900V。
8）均压电阻
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8、ACS800变频器主电路
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CCNP Lab Man源自文库al
一、 变频原理
1、 变频的作用
★ 对交流异步电动机进行调速
交流异步电机的转速公式为: n=（1-S）n1=(1-S)60f1/P
其中: f1: 定子供电电源频率 P: 定子绕组极对数 S: 转差率 n1: 电机同步转速
IGBT
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充 电 接 触 器
压 敏 电 阻
均压电阻
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各部件作用
1）进线电容电抗器组。
主要作用是提高输入侧的功率因数，滤掉电网及回馈时的谐波，要注 意安装时电容要接在牵引变压器与电抗器之间。
不可控整流电路由功率二极管组成，整流输出的直 流电压与电源电压成正比，不能随意调节。不可控整 流电路简单，另一优点是输入电流和电源电压基本可 保持同相位。
可控整流电路由晶闸管或IGBT组成，可以由外部的 触发信号控制其导通时间，从而改变输出电压。
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6、交-直-交变频器的结构
～
～
整流
电路
～
中间 环节
逆变 电路
电动机
控制电路
交-直-交变频器结构框图
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4、变频器的分类
►按变换环节分为：交-直-交变频器、交-交变频器
►按直流环节的储能方式分为：
1）电流型变频器：储能元件是电感线圈
2）电压型变频器：储能元件是电容器
►按控制模式分为：
1）v/f控制变频器
用电压/频率恒定控制, 其控制原理基于解决变频器 变频的同时又变压,保持磁通不变的控制理论,即Ｖ/ｆ =常数,称为ＶＶＶＦ。这是一种通过转差补偿达到转 矩提升的控制方法。目前通用的变频器多采用电压/频 率恒定控制,其技术成熟,价格便宜。
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我集团公司目前使用的电牵引采煤机主要是由鸡
西煤机厂和西安煤机厂生产，这两家采煤机牵引电机的 变频控制均采用ABB变频器ACS800系列，并在该型号变 频器原有的基础上进行了二次改造， 由风冷改为水冷 形式。变频器为水冷结构,其整流模块与逆变模块均安 装在专用的散热铝板上, 铝板与腔体底面水冷壁紧密接 触(中间由导热脂传递热量)。正常使用时,变频器产生 的热量由水冷壁带走。使变频器的散热问题得到了良好 的解决。
电压源型滤波器电容的容量都很大，一般为多个电解电容串并 联组成，所以在设备刚接通电源时会产生很大的瞬间充电电流， 为限制这个电流，可采用多种措施，如图所示：
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►逆变器：有规律的控制逆变器中主开关器件的通和断， 把直流电能调整成任意频率的三相交流电输出。
5）吸收电容
主要吸收高次谐波。
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各部件作用
6）充电电阻
它的作用是在上电的时候限制整流回路的充电电流及对滤波电容的冲 击，当电容充电完成后接触器动作，电阻被旁路。