全數(shù)字交流調(diào)速在大功率礦井風機中的研究與應用.pdf

1、礦井通風系統(tǒng)是礦井最重要的設施，其通風性能直接影響著井下空氣流通、瓦斯的安全排放，其運轉的安全可靠性至關重要。礦井風機的裝機容量非常大，主要是因為礦井風機的設計是按照礦井開采要求的最大通風量設計的，出于安全考慮，設計余量大，所以在礦井投產(chǎn)初期和通風系統(tǒng)改造后，供風余量大。傳統(tǒng)的控制方法是，通過在礦井風機處設置風門擋板，通過控制風門擋板的開啟程度來控制風量的大小。這種傳統(tǒng)控制方法，不僅增加了風壓，風機負載轉矩，而且極大的浪費了電能。

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

3、風機風量控制是當代風機節(jié)能最有效的手段。
　　對于交流調(diào)速控制方案，本文結合傳統(tǒng)的各種類型的交流電機調(diào)速系統(tǒng)，如降電壓調(diào)速、電磁轉差離合器調(diào)速、繞線轉子異步電機串級調(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，最新應用的U/f恒定控制、矢量控制（VC）、直接轉矩控制（DTC）交流調(diào)速系統(tǒng)，分析了各個調(diào)速控制方案的優(yōu)劣性，確定了大功率礦機風機這類2次方負載適用的交流調(diào)速控制方法為U/f恒定控制和矢量控制

4、（VC）。當風機運行要求不高且不在低速，大負載情況下運行時可以采用U/f恒定控制，當對風機調(diào)速運行動態(tài)性好，低速帶載能力強時要采用閉環(huán)的矢量控制。
　　本文對大功率礦井風機進行全數(shù)字交流調(diào)速的研究應用，主要從五個方面進行了具體的分析和研究。
　　1．根據(jù)當前礦井風機的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析了當前礦井風機運行效率低下、安全可靠性差的原因，結合現(xiàn)代交流調(diào)速技術和電力電子技術的發(fā)展，總結了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展方向和最優(yōu)交流調(diào)速系統(tǒng)

5、應用的優(yōu)越性。
　　2．根據(jù)山東錦丘煤礦的應用現(xiàn)狀和技術要求，并進行節(jié)能原理和交流調(diào)速原理分析，確定礦井風機的交流調(diào)速控制方案。
　　3．根據(jù)交流調(diào)速控制方案，并從異步電機數(shù)學模型和坐標變換基礎原理出發(fā)，研究了其控制原理，并確定了轉子磁場定向的雙閉環(huán)矢量控制方案，通過MATLAB/Smulink進行系統(tǒng)仿真，驗證了基于轉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)速的快速響應以及可靠性。
　　4．從礦井風機交流

6、變頻調(diào)速整體控制方案出發(fā)，對各個硬件設備進行選型，確定設備成套的合理性，并設計安裝和控制電路，確定方案的可行性。
　　5．結合選用變頻器型號，分析變頻器結構和操作方式。研究其工作原理和參數(shù)，針對礦井風機的兩組控制方式進行參數(shù)設定，調(diào)試運行。并對調(diào)試中的一些問題進行解決，確定了變頻器應用的控制效果。
　　通過對交流調(diào)速原理和礦井風機運行狀況的全方位分析，設計了基于矢量控制原理的全數(shù)字交流調(diào)速控制系統(tǒng)，運用MATLAB/Simu