矿用机载式中压四象限变频器设计与实现

发布时间：2020-05-30 13:01

【摘要】：随着变频器技术的发展,使得变频器在煤矿井下得到广泛应用,由于在煤炭企业电能浪费现象极为严重,而四象限变频器能够实现电能的双向流动,将能量反馈回电网,大大提高节电率,减少生产成本。由于机载式变频器具有体积小、维护方便等优点,使得其广泛应用于煤矿井下采煤机、掘进机、刮板输送机等,而目前中压变频器国内技术尚不成熟,研制矿用机载式中压四象限变频器具有十分重要的意义。针对矿用机载式中压四象限变频器的设计与实现,本文首先研究了其工作基本原理;建立了三相PWM整流数学模型,研究了 SPWM调制原理以及SVPWM调制原理,并推导了其算法公式。另外,研究了四象限变频器控制策略,主要针对三相PWM整流控制、以及电机矢量控制进行研究,并通过仿真验证了系统的稳定性和算法的可行性。然后,在理论的基础上对四象限变频器硬件进行设计,主要对变频器的电气连接以及板路进行设计,并通过测试来保证硬件的可靠性。另外对矿用机载式中压四象限变频器的软件系统进行设计,在硬件设计的基础上实现四象限变频器的主要功能。最后,对所设计的矿用机载式中压四象限变频器进行试验验证,分别对其进行空载以及基本功能测试,最后对变频器进行加载测试,实验结果表明所研究设计的变频器能够满足设计要求。
【图文】：

为后续变频器的研宄与实现提供数学基础。逡逑２．１四象限变频器基本原理逡逑典型的四象限变频器主电路拓扑结构为电压源型结构，如图２－１所示。逡逑逦＾邋？？邋逦逦逦卜逡逑ｌ邋－＇Ｓ邋ｈＧ邋Ｈｔｉ邋ｈ＆逡逑ｅ。０－Ｃ＝ｌ￣逦逡逑？－Ｃ＝Ｄ－－＾逦—邋ｆ邋ｃ－＝ｐ逦（Ｏ逡逑图２－１四象限主电路拓扑结构图逡逑四象限变频器工作时，其运行示意图如图２－２所示。其中，三相电流综合矢逡逑量，丨为电网电压综合矢量，四象限变频器运行，实际上就是）的方向与＾方向逡逑角度的问题。如果角度小于９０°，即变频器输出，能量流向电机。若角度大于９０°，逡逑即能量回馈，从电机侧回馈给电网［３４］。四象限变频器运行示意图如图２－２所示。逡逑纯电容特性逡逑ＩＩ逦Ｐ逦Ｉ逡逑Ａ逡逑单位功率因数逆变逦Ｚ逦单位功率因数整流逡逑、逦ｅ逦ａ逡逑ＩＩＩ逦ＩＶ逡逑纯电感特性逡逑图２－２四象限变频器运行示意图逡逑当电机正常工作时，电机的运行状态可根据电机转矩与转向的关系分为四种，逡逑即电机正向电动、电机正向制动、电机反向电动、电机反向制动四种状态。逡逑其中，四象限运行时，变频器与电机运行时的对应关系为：逡逑６逡逑

为后续变频器的研宄与实现提供数学基础。逡逑２．１四象限变频器基本原理逡逑典型的四象限变频器主电路拓扑结构为电压源型结构，如图２－１所示。逡逑逦＾邋？？邋逦逦逦卜逡逑ｌ邋－＇Ｓ邋ｈＧ邋Ｈｔｉ邋ｈ＆逡逑ｅ。０－Ｃ＝ｌ￣逦逡逑？－Ｃ＝Ｄ－－＾逦—邋ｆ邋ｃ－＝ｐ逦（Ｏ逡逑图２－１四象限主电路拓扑结构图逡逑四象限变频器工作时，其运行示意图如图２－２所示。其中，三相电流综合矢逡逑量，丨为电网电压综合矢量，，四象限变频器运行，实际上就是）的方向与＾方向逡逑角度的问题。如果角度小于９０°，即变频器输出，能量流向电机。若角度大于９０°，逡逑即能量回馈，从电机侧回馈给电网［３４］。四象限变频器运行示意图如图２－２所示。逡逑纯电容特性逡逑ＩＩ逦Ｐ逦Ｉ逡逑Ａ逡逑单位功率因数逆变逦Ｚ逦单位功率因数整流逡逑、逦ｅ逦ａ逡逑ＩＩＩ逦ＩＶ逡逑纯电感特性逡逑图２－２四象限变频器运行示意图逡逑当电机正常工作时，电机的运行状态可根据电机转矩与转向的关系分为四种，逡逑即电机正向电动、电机正向制动、电机反向电动、电机反向制动四种状态。逡逑其中，四象限运行时，变频器与电机运行时的对应关系为：逡逑６逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD61

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本文编号：2688166