冶金行业管理毕业设计矿用变频电源分析与设计

二、指导老师：运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调能和节能降耗的作用。本课程拟电力电子技术和自一矿用变频电源，主要技术参数要求如下：使用环境：井下I史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频器在各个广泛。例如：在冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤不允许电机直接启动，需要由变频器调速和协调工作才能满利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、速技术起到越来越大的作用，在能源、钢铁、机械可见大中容量的交流电动机调速系统。而电力电子调速系统是必不可少的环节，电力电子技术是运用率开关器件将电能进行转换、控制和优化利用，通过与数字控制技术紧密结合，变频器是通过改变电机工作电源频率方式来控制交流速方案中最理想的。而且变频器节能效果非常明显的变频器或电机有着许多共同的特点，控制策略类似，所以中高压电机。中高压变频器能够使电机无级调速，在工业生机调速控制的要求，不仅可以提高产品的产量和质量，又降系统占主导作用，如大功率风机、泵类电机，为提高生产效压大容量变频调速系统已经广泛应用其中；在社会方面，为城市轻轨以及电动汽车等，不仅可以大大减少空气污染，而此可见，高性能的中高压大功率变频调速装置的市场潜力巨阔。矢量控制技术得到了日益完善。变频器以其卓越的系统长期以来在提速系统中的统治地位。近几年来得到了广泛的应用和推广，变频器在皮带运输机上的应用便是煤炭企业是耗电大户，其电耗成本占其生产成一部分电能是白白浪费掉的，因此其节电潜力是很企业现有设备进行改造，完全能达到改善工况、节省电费、提高效安全生产和产量任务在不断增加，对安装工程的质作中提高业务能力和学习理论知识是广大机电工人标准机械化矿井的发展，改变陈旧思想理念的同时机遇与挑战：核心器件依赖进口成国产发展瓶颈高压和变频器技术新动向:信息技术的发展带动了变频技术的发展，变频调速因具能耗低，占地少、工艺先进、功能丰富、操作简便等特点，被认为是最理想的调速方案，代表电气传动的高压大功率变频器因其在电磁兼容、电磁辐射生产厂家都在高压变频器领域投入大量的人力与物面占领制高点。尽管如此，变频器的核心器件始终样化。总的来说，新一代的变频器应具有以下特点：一是全数字化、功能齐全，能够补偿负载变化，特别是分布式的具有通信、联是简单或行业专用的变频器以及实现了机电一体化化，通过网络连接减少生产成本，通过现场总线模展。在今后的几年内，矩阵式变频器、绿色变频器等新型变频器将国内变频器现状:相对较弱，国产品牌无论在加工制造、工业设计等从整体看，目前我国变频器行业的竞争日趋激预计未来几年高端产品被国外厂家垄断的市变频器市场前景广阔:据中国工业电器协会变频器分会统计，近年来某些专用变频器产品，这都为我国变频器市场的进一我国电力能源十分短缺，已经成为制约生产发用能源已迫在眉睫。煤矿用的通风机、水泵和空气重点治理，高压变频技术因其可以有效的节约能源，得到了近几年来我国变频器销售量逐年高速增长，变不佳，技术改造较少，变频器使用不多。行业的特殊性，要靠性并能够在爆炸性的环境中工作。近几年，煤炭行业加大了技术改造的力度，使用在矿井中的国产变频器口渐增多，国产变频器在煤炭行业还有很大拓展空间。随着新型压、大电流方向快速发展，多电平拓扑逆变器成为高压变频调速成为首选方案。高压变频技术在国外的研究已经有三十年的历史了，随着开件的成熟，国外的技术把我国已经远远落在了后面。现在国因此我国发展高压变频器还是很必要的。高压变频器的发展趋势：流承受能力更大，比较适合在高压大功率变频器中的一个发展趋势。要想减小开关器件所应承受的电仅减小电压还能使电压波形变得更加平滑，因此多势。高压变频器行业是一个有相当技术难度，投资的领域。而且进入该领域的国内生产厂商众多，在的竞争较为混乱。因此，具有技术优势和特点的产能源是国民经济基础，目前煤炭仍然是我国的到安全高效，对于创建节约型社会有着重要的意义就必须做到经济运行、合理运行，对于流体机械采用变频调速控制效果较理想。功率因数高、可实现软启动等优点，这些优点使变节能效果。变频调速是目前交流电动机最理想、最节能的随着电力电子技术的不断发展和世界能源紧缺等客观因素的技术得到了各国的高度重视.在我国,构建节约型社会的号召极大地推动了变频节空压机、采掘机等动力负荷变化较大的机电设备在护等方面的浪费也是非常巨大的.明显的节能效果和优越的调节性能,使变频节能技术在我国矿山中的应用越来越广泛,技术也越来越成熟.时出现了为煤矿特殊环境专门设计的变频调速适合矿井特性,每年可节约电费约56万元.某省劳改局五制了ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速系统,采取IGB到了防爆标准,为我国矿山巷道掘进的节能提供了有效手段.变频调速在矿区给水、给液用泵中应用灵活,明显降低了设备的机械冲击,增加了工艺系统控制的灵活性,提高了产品质量.中国矿业大学宋杰等人,利用变频器和PLC控制器,设计了一套煤矿井下排水泵站的监控系统.该系统中变频器灵活的控制抽水泵的平滑起停、适时加减速,保证了井下液位的恒定,降低了泵空转时间和频繁起停带来的大量能耗,机械设备的损耗也相应降低.PLC控制器的加入,对变频器的自动控制更加智能与灵活,保证了生产的安全高效运行.孔庄选煤厂在合格介质泵上安装变频器,通过在线调节水泵的转速来调节重介旋流器的入料压力,降低了因启动电流过大造成的电耗增加,减少了频繁开停车,避免了变压器跳电,提高了产品质量.生产实践表明,因引进变频调速技术,该选煤厂每年新行的交流变频调速采煤技术处于世界领先水平,国产电牵引采煤机行走功率最大范各庄矿进行了应用.采区的倾角为12°~18°,局部达到25°~30°,从现场运行情况来看,四象限变频器调速电牵引采煤机在大倾角工作面能较大范围内调节制动力矩,维持牵引速度基本不变,机器没有发生下滑跑车的现象,而且结构简单,控制灵活,操作方便,速度调节可靠.新柏煤矿公司与唐山开诚电器公司合作,选用交流四象限变频调速系统配套湖南限运行,设有过压、欠压、过流、电机缺相等保护.风光提升机变频器作为提升机其中的代表.该系统实现了全数字化控制,设计有专门的控制软件,同时具有很高的兼容性,提供了完善的输入输出接口电路,能够实现远程控制.兴隆庄煤矿西上山胶带输送机采用四象限变频调速技术后,解决了采用可随时将电机产生的负力回馈到电网中,减少发热损耗,解决了机械系统及电气系石的大型设备,其工作条件非常恶劣,特别是在爆破不好的情况下挖根底作业,经常出现过大的冲击载荷,甚至堵转.上世纪90年代后期,我国有个别行,能快速地进行加速、减速、反转和制动.变频技术在矿山机电设备中应用越来越多,但应用还不普及,如露天开采的牙轮钻机,美国B-E公司已在55R型牙轮钻机上应用,我国还推广应用[16].因此,变频技术在我国矿山机电设备(1)推广面较广.矿山中大小机电设备种类繁多,变频器如能解决的匹配问题,就能得到更广泛的推广.(2)需求量很大.我国矿山基数大,在机电设备的改造中必然需要大量的变频器,这就会极大地推动变频技术在矿山的发展.(3)专业化得以加强.矿山有很多特殊工作环境,如井下工作等,需要具有特殊功能的专业变频器配置这些装备.(4)多功能、网络化的更新.电子技术日新月异,矿山改造过程中用和控制也会呈现多功能化的趋势,对变频器的控制也会成为矿山网络化管理中的一个重要环节.几个概念的解释：采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，几个重要的基本概念：直流输出电压平均值为：这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式直流回路的平均电流为：功率因素为：数量关系：晶闸管承受的最大正反向电压均为。变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波，其相位由效值I=I。负载为直流电动机时，如果出现电流断续则电动机两者的区别：路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压为，是单相全控桥的2倍；个单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，路。如此即成为单相桥式半控整流电路（先不的情况，假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态。的工作原理分析假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三路。此时，相电压最大的一个所对应的二极管导通，并使另二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量晶闸管的电压波形.三相桥式全控整流电路的特点：（2）对触发脉冲的要求：路。-（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸晶闸管起始导通时刻推迟了30°,组成ud的每一段线变压器漏抗对各种整流电路的影响：结构图。逆变器每个桥臂由两个IGBT串联和两个续流二极管反并联而每两个IGBT中点通过箝位二极管与直流侧两个电容中点连接，并要求三电平电路与传统的两电平电路相比较优点有以下优点：降低了开关频率；性能要求；-可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当RL反之，当RL很大，即IL很小时，尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果-利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质，把电感L与整流电路的负载RL相串联，也可以起到滤波的作用。使输出为三相对称交流电。改变输出状态，改变输出电压频成频率设定同时完成对输出三相交流电的频率，电流测量。流电流互感器得到小信号交流电然后经过阻容滤波后得到与原信号同频率的信化信号，这些信号可以为单片机所识别。单片机通控制电路。如图1所示，控制电路由以下电路组成：电路的电压、电流检测电路，电动机的速度检测电行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的在图1点划线内，无速度检测电路，为开环控制。在控采用单相桥式整流电路完成交流电变换成直流-件IGBT和驱动电路、多种保护电路集成在同一模块内，与普通IGBT相比，在控制功率器件的导通和关断以及频率设定。方案由于采用单片机技术，使得其具有智能化的特点，简化了硬件电路，有高测量精度，同时也有利用软件对系统误差进行补偿功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：主为频率可调的交流电（逆变）。滤波电容滤除整流后的电压波纹，并在负载变相整流桥中的二极管，为了保护二极管，在电路中在许多下新型的变频器中，已有晶闸管替代。），出频率而实现的，在电动机减速过程中，当变频器的输出频机将处于发电制动状态，拖动系统的动能要回馈到直流电路-为了避免出现这一现象，必须将再生到直流电路的管导通，将回馈到直流电路的能量消耗在制直交电路设计:管在这里选用IGBT。零，但是由于电动机线圈的电感作用，储存在线圈管提供通道，维持电流在线圈中流动。另外，当电断时，要受集电极电流和集电极与发射极间的电压进行缓解。当逆变管关断时，迅速上升，迅速降低成危害，所以通过在逆变管两端并联电容（）来减时，迅速下降，迅速升高，并联在逆变管两端的电管放电，这将加速电流的增长率，造成IGBT的损坏。所以增加电阻，的放电电流。可是当逆变管关断时，该电阻又会阻矛盾，在电阻两端并联二极管（），使电容充电时避开电阻，通过二极管充电。放电时，通过电阻放电，实现缓冲功能。这种缓冲以适用于中小功率变频器。因本次设计所选用的电动机为中容量型，在此选用此载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流磁化问题，变压器的利用率也高，所以选路，驱动电路和负载电路构成。输入的信号经变压器变压后通过过电保护电路，保证电路出现过载或短路故障时，不至于伤害到晶闸管和负-保护后的信号输入整流电路中。整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作，纯电阻负载时：整流电压平均值为：流过晶闸管的电流平均值：流过晶闸管的电流有效值为：电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信照系统的工作要求形成控制信号，通过驱