全數(shù)字交流調(diào)速在大功率礦井風(fēng)機(jī)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井最重要的設(shè)施，其通風(fēng)性能直接影響著井下空氣流通、瓦斯的安全排放，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性至關(guān)重要。礦井風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量非常大，主要是因?yàn)榈V井風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)是按照礦井開采要求的最大通風(fēng)量設(shè)計(jì)的，出于安全考慮，設(shè)計(jì)余量大，所以在礦井投產(chǎn)初期和通風(fēng)系統(tǒng)改造后，供風(fēng)余量大。傳統(tǒng)的控制方法是，通過在礦井風(fēng)機(jī)處設(shè)置風(fēng)門擋板，通過控制風(fēng)門擋板的開啟程度來控制風(fēng)量的大小。這種傳統(tǒng)控制方法，不僅增加了風(fēng)壓，風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，而且極大的浪費(fèi)了電能。

2、>　　隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的進(jìn)步，一方面，出于安全可靠性考慮，對礦井風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有了更高的要求，另一方面，在當(dāng)今節(jié)能減排大環(huán)境下，對礦井風(fēng)機(jī)的節(jié)能控制，高效運(yùn)行要求越來越高。近年來，隨著現(xiàn)代交流電機(jī)交流調(diào)速控制和電力電子技術(shù)的發(fā)展，對礦井風(fēng)機(jī)項(xiàng)目的數(shù)字化交流調(diào)速改造已經(jīng)成為了一種必然。
　　本文就從礦井風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性出發(fā)，分析了風(fēng)機(jī)類負(fù)載的類型屬于2次方率負(fù)載，結(jié)合傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的各種風(fēng)量控制下的電機(jī)轉(zhuǎn)速情況，得出了通過交流調(diào)速手段對礦井

3、風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制是當(dāng)代風(fēng)機(jī)節(jié)能最有效的手段。
　　對于交流調(diào)速控制方案，本文結(jié)合傳統(tǒng)的各種類型的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，如降電壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速、變極對數(shù)調(diào)速、變壓變頻調(diào)速，以及隨著新的電力電子器件和微處理器的推出，最新應(yīng)用的U/f恒定控制、矢量控制（VC）、直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）交流調(diào)速系統(tǒng)，分析了各個(gè)調(diào)速控制方案的優(yōu)劣性，確定了大功率礦機(jī)風(fēng)機(jī)這類2次方負(fù)載適用的交流調(diào)速控制方法為U/f恒定控制和矢量控制

4、（VC）。當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行要求不高且不在低速，大負(fù)載情況下運(yùn)行時(shí)可以采用U/f恒定控制，當(dāng)對風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行動(dòng)態(tài)性好，低速帶載能力強(qiáng)時(shí)要采用閉環(huán)的矢量控制。
　　本文對大功率礦井風(fēng)機(jī)進(jìn)行全數(shù)字交流調(diào)速的研究應(yīng)用，主要從五個(gè)方面進(jìn)行了具體的分析和研究。
　　1．根據(jù)當(dāng)前礦井風(fēng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析了當(dāng)前礦井風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低下、安全可靠性差的原因，結(jié)合現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，總結(jié)了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展方向和最優(yōu)交流調(diào)速系統(tǒng)

5、應(yīng)用的優(yōu)越性。
　　2．根據(jù)山東錦丘煤礦的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)要求，并進(jìn)行節(jié)能原理和交流調(diào)速原理分析，確定礦井風(fēng)機(jī)的交流調(diào)速控制方案。
　　3．根據(jù)交流調(diào)速控制方案，并從異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換基礎(chǔ)原理出發(fā)，研究了其控制原理，并確定了轉(zhuǎn)子磁場定向的雙閉環(huán)矢量控制方案，通過MATLAB/Smulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的低速帶載的穩(wěn)定性和調(diào)速的快速響應(yīng)以及可靠性。
　　4．從礦井風(fēng)機(jī)交流

6、變頻調(diào)速整體控制方案出發(fā)，對各個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行選型，確定設(shè)備成套的合理性，并設(shè)計(jì)安裝和控制電路，確定方案的可行性。
　　5．結(jié)合選用變頻器型號(hào)，分析變頻器結(jié)構(gòu)和操作方式。研究其工作原理和參數(shù)，針對礦井風(fēng)機(jī)的兩組控制方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，調(diào)試運(yùn)行。并對調(diào)試中的一些問題進(jìn)行解決，確定了變頻器應(yīng)用的控制效果。
　　通過對交流調(diào)速原理和礦井風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況的全方位分析，設(shè)計(jì)了基于矢量控制原理的全數(shù)字交流調(diào)速控制系統(tǒng)，運(yùn)用MATLAB/Simu