大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構的製作方法
2023-06-11 06:34:21 1
專利名稱：大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種晶閘管變流裝置拓撲結構，特別是一種大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構。
背景技術：
在礦井提升機電力拖動系統發展的第一階段中，提升機主要採用繞線異步機交流拖動系統或發電機-電動機直流拖動系統。然而，繞線異步機交流調速系統調速性能不好， 調速範圍小且為有級調速，當用於要求頻繁啟動或不同運行速度的多水平提升機時，啟動電能損耗問題也比較突出；而發電機-電動機直流拖動系統雖然有較好的調速性能，但其效率低，且設備複雜、佔地面積大；因此以上兩種拖動系統已逐漸被淘汰。伴隨電力電子技術的飛速發展，晶閘管變流裝置供電的直流拖動系統得到飛速發展和普及，廣泛應用於大容量礦井提升機拖動系統中。與第一階段的拖動系統相比，晶閘管變流裝置供電的直流拖動系統具有功率放大倍數高、快速響應性好、功耗小效率高、調速範圍大等優點，同時晶閘管的容量可以做到很大，因此被廣泛用於大容量礦井提升機拖動系統中。通常，該直流拖動系統的晶閘管變流裝置為6脈波型拓撲結構，即晶閘管輸出電壓每個周期波形有6個脈波，改變晶間管觸發角即可改變輸出電壓平均值，輸出電壓經平衡電抗器向電機輸入直流電流。然而6脈波型拓撲結構的晶閘管變流裝置也有自身的一些缺陷，如輸入諧波電流較大、功率因數較低，嚴重影響了電網質量。
實用新型內容本實用新型目的是要提供一種大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構，解決傳統6脈波晶間管變流裝置的諧波含量高、功率因數低的問題，減少大容量礦井提升機拖動系統對電網電能質量的不良影響。本實用新型是這樣實現的該變流裝置多重化冗餘結構包括拖動系統、提升機滾筒、左箕鬥和右箕鬥，電源通過變壓器與拖動系統連接，拖動系統與提升機滾筒連接，提升滾筒的輸出軸上通過鋼絲繩和過渡輪連接有左箕鬥和右箕鬥，左箕鬥和右箕鬥分別位於鋼絲繩子的二端，過渡輪位於礦井井口的上端。所述的拖動系統有並聯拖動系統和串聯拖動系統；所述的並聯拖動系統包括晶閘管變流裝置、整流變壓器、平衡電抗器和直流電動機，動力電源通過電源線與二組整流變壓器連接，每一組整流變壓器分別與一組晶間管變流裝置對應連接，二組晶間管變流裝置的輸出端並聯後通過平衡變壓器與直流電動機連接；所述的串聯拖動系統包括晶間管變流裝置、直流電動機和多組別三繞組變壓器，動力電源通過電源線與多組別三繞組變壓器連接，多組別三繞組變壓器的二組輸出分別與二組晶間管變流裝置連接，每一組晶間管變流裝置有二個輸出端，二組的其中一個輸出端相連接，另一個輸出端通過直流電動機後相連接。有益效果，由於採用了上述方案，採用冗餘拓撲結構的串、並聯型多重化電路可以承受更高的電壓與電流，有利於增大礦井提升機拖動系統的容量。更重要的是採用多重化冗餘拓撲結構可以很好地解決輸入電流諧波問題，電流諧波次數最低為11次，諧波含量明顯低於普通的6脈波晶閘管變流裝置，減少了對電網電能質量的不良影響；同時多重化冗餘拓撲結構可減少直流輸出電壓中的諧波幅值並提高紋波頻率，因而可減少平波電抗。此外，功率因數問題也得到改善。並聯12脈波變流的聯接電路，交流母線接兩套整流變壓器，分別接至並聯的晶閘管變流裝置，經平衡電抗器接至直流電機；串聯12脈波變流的聯接電路，交流母線接三繞組變壓器，二次繞組的聯接組別不同，變壓器輸出分別接至兩套串聯的晶間管變流裝置，接入直流電機。每組晶閘管變流裝置由正反兩組組成，以便實現直流電機的四象限拖動，並聯結構中平衡電抗器用來平衡各組變流裝置的電流。提供兩種礦井提升機用直流拖動系統的晶閘管變流裝置多重化冗餘結構並聯型和串聯型12脈波冗餘拓撲結構，即分別把兩組6脈波變流裝置相併聯、串聯。串聯型結構可以承受更高的電壓，並聯型結構可以承受更大的電流，能夠進一步保證大容量礦井提升機拖動系統的可靠性。解決了傳統6脈波晶閘管變流裝置的諧波含量高、功率因數低的問題，減少了大容量礦井提升機拖動系統對電網電能質量的不良影響。達到了本實用新型的目的。優點應用該冗餘結構的直流拖動系統可以承受高電壓、大電流，實現四象限拖動，調速範圍大，而其對電網輸入的諧波電流較少，系統功率因數較高，有效地解決了傳統6 脈波拓撲結構諧波與功率因數問題。本實用新型的拓撲結構採用多重化冗餘方法，S卩12脈波型拓撲結構，可以明顯地解決諧波問題和無功功率問題。此時晶閘管的整流輸出電壓每個周期波形有12個脈波，單位周期內的電壓脈波數是6脈波結構的2倍，顯著地抑制了輸入電流的脈動，電流諧波含量明顯降低，最低次諧波為提高到11次，同時功率因數也得到明顯改善。
圖1本實用新型的結構圖。圖2為並聯12脈波變流的聯接電路。圖3為串聯12脈波變流的聯接電路。圖中，1、晶閘管變流裝置；2、整流變壓器；3、平衡電抗器；4、直流電動機；5、多組別三繞組變壓器；6、拖動系統；7、提升機滾筒；8、左箕鬥；9、右箕鬥。
具體實施方式
實施例1 該變流裝置多重化冗餘結構包括拖動系統6、提升機滾筒7、左箕鬥8 和右箕鬥9，電源通過變壓器與拖動系統連接，拖動系統與提升機滾筒連接，提升滾筒的輸出軸上通過鋼絲繩和過渡輪連接有左箕鬥和右箕鬥，左箕鬥和右箕鬥分別位於鋼絲繩子的二端，過渡輪位於礦井井口的上端。所述的拖動系統有並聯拖動系統和串聯拖動系統；所述的並聯拖動系統包括晶閘管變流裝置1、整流變壓器2、平衡電抗器3和直流電動機4，動力電源通過電源線與二組整流變壓器連接，每一組整流變壓器分別與一組晶間管變流裝置對應連接，二組晶間管變流裝置的輸出端並聯後通過平衡變壓器與直流電動機連接。[0021]採用12脈波冗餘拓撲結構變流裝置的直流拖動系統，應用多重化結構的拖動系統6帶動絞車房內提升機滾筒7，經天輪與提升機左箕鬥8和右箕鬥9相連，帶動箕鬥一上一下往復運行。應用該冗餘結構的直流拖動系統可以承受高電壓、大電流，實現四象限拖動，調速範圍大，而其對電網輸入的諧波電流較少，系統功率因數較高，有效地解決了傳統6 脈波拓撲結構諧波與功率因數問題。並聯型冗餘結構的兩組變流裝置的脈衝觸發角相差30°，即可實現12脈波直流電壓輸出。實施例2 所述的串聯拖動系統包括晶閘管變流裝置1、直流電動機4和多組別三繞組變壓器5，動力電源通過電源線與多組別三繞組變壓器連接，多組別三繞組變壓器的二組輸出分別與二組晶間管變流裝置連接，每一組晶間管變流裝置有二個輸出端，二組的其中一個輸出端相連接，另一個輸出端通過直流電動機後相連接。串聯型冗餘結構中，整流變壓器通過改變組別聯接和繞組變比，使得二次側電壓幅值相等、相位相差30°，此時兩組變流裝置需要的脈衝觸發角是相同的，同樣實現12脈波直流電壓的輸出。另外，在實際系統控制中，串聯型結構需要利用電壓前饋環節實現每個整流單元的均壓效果；相應地，並聯型結構需要利用電流前饋環節實現每個單元的均流效果， 使得系統更穩定。其它實施例1同。
權利要求1.一種大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構，其特徵是該變流裝置多重化冗餘結構包括拖動系統、提升機滾筒、左箕鬥和右箕鬥，電源通過變壓器與拖動系統連接，拖動系統與提升機滾筒連接，提升滾筒的輸出軸上通過鋼絲繩和過渡輪連接有左箕鬥和右箕鬥，左箕鬥和右箕鬥分別位於鋼絲繩子的二端，過渡輪位於礦井井口的上端。
2.根據權利要求1所述的大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構，其特徵是所述的拖動系統有並聯拖動系統和串聯拖動系統；所述的並聯拖動系統包括晶閘管變流裝置、整流變壓器、平衡電抗器和直流電動機，動力電源通過電源線與二組整流變壓器連接， 每一組整流變壓器分別與一組晶間管變流裝置對應連接，二組晶間管變流裝置的輸出端並聯後通過平衡變壓器與直流電動機連接；所述的串聯拖動系統包括晶間管變流裝置、直流電動機和多組別三繞組變壓器，動力電源通過電源線與多組別三繞組變壓器連接，多組別三繞組變壓器的二組輸出分別與二組晶間管變流裝置連接，每一組晶間管變流裝置有二個輸出端，二組的其中一個輸出端相連接，另一個輸出端通過直流電動機後相連接。
專利摘要一種大功率礦井提升機變流裝置冗餘拓撲結構，屬於晶閘管變流裝置拓撲結構。該變流裝置多重化冗餘結構包括拖動系統、提升機滾筒、左箕鬥和右箕鬥，電源通過變壓器與拖動系統連接，拖動系統與提升機滾筒連接，提升滾筒的輸出軸上通過鋼絲繩和過渡輪連接有左箕鬥和右箕鬥，左箕鬥和右箕鬥分別位於鋼絲繩子的二端，過渡輪位於礦井井口的上端。優點應用該冗餘結構的直流拖動系統可以承受高電壓、大電流，實現四象限拖動，調速範圍大，而其對電網輸入的諧波電流較少，系統功率因數較高，有效地解決了傳統6脈波拓撲結構諧波與功率因數問題。
文檔編號B66B5/00GK202130950SQ20112019652
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者丁祥月, 於月森, 伍小傑, 吳瑋, 姜建國, 左東升, 戴鵬, 李鵬, 王貴峰, 王超 申請人:中國礦業大學, 徐州寶迪電氣有限公司