礦用隔爆型變頻調速裝置研制.pdf

1、變頻調速因其無論從技術指標和經濟指標來考慮都是交流調速中較好的調速系統(tǒng)，從而在控制系統(tǒng)領域中占有重要的地位，國家在節(jié)能方面把變頻調速作為大力發(fā)展的項目，由此變頻調速成為現代電力拖動重點推廣應用的成熟技術，交流電動機的變頻調速系統(tǒng)已被公認為近代交流調速中性能最優(yōu)越的一種電力拖動系統(tǒng)。
　　本文介紹了采用32位ARM處理器為核心，配以SPWM專用芯片SA8282，以VVVF控制算法的交—直—交電壓型礦用隔爆型變頻調速裝置（以下簡稱:變

2、頻器）的軟硬件設計，采用熱管散熱技術解決了煤礦井下變頻器隔爆與散熱的矛盾。為了消除諧波，節(jié)能降耗，我們做了大量的研究和分析。本文首先對SPWM控制技術從原理上進行了詳細的描述，指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義。然后針對逆變器-電動機系統(tǒng)，利用貝塞爾函數和傅里葉級數理論，分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產生、大小和分布進行了細致而具體的分析和計算。通過計算所得到的結果，以圖文的形式對諧波問題進行了分

3、析，得出了相應的結論，并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進行了詳細的討論。本文還討論了諧波對感應電動機繞組磁動勢、旋轉磁場的轉差率、轉矩以及銅耗的影響，為感應電動機變頻調速系統(tǒng)的設計、電機供電電壓諧波分析及附加損耗計算提供了參考。結合本課題的研究成果，給出了采用無源LC濾波技術、RFI濾波技術解決了變頻器的諧波污染、EMC（電磁兼容）問題，以湘潭平安電氣集團有限公司為平臺研制出煤礦井下用風機專用變頻器45KW/660V樣機，可

4、為國內礦用隔爆變頻器的設計、應用提供參考。
　　本文主要的研究內容有以下幾個方面:
　　(1)闡述了20世紀90年代以后，隨著IGBT、IGCT等新型電力電子器件的發(fā)展、DSP和ASIC的快速發(fā)展以及新穎控制理論和技術的完善，使變頻調速系統(tǒng)在調速范圍、調速精度、動態(tài)響應、功率因數、運行效率和使用方便等性能指標超過了直流調速系統(tǒng)，達到取代直流調速的地步，受到各行業(yè)的歡迎并取得顯著的經濟效益。
　　(2)完成了交—直—交電

5、壓型變頻器的硬件設計，完成了采用V/F控制技術的軟件設計，應用CAD和現代機械加工技術完成了變頻器隔爆殼體的設計和加工。
　　(3)采用熱管散熱技術，解決了煤礦井下隔爆和散熱的問題;采用三次諧波疊加技術，解決了變頻器的電壓傳輸比低的問題;采用無源LC濾波技術和RFI濾波技術解決了變頻器的諧波污染和EMC問題。
　　(4)完成了風機專用變頻器45KW/660V的樣機研制。
　　文章最后對該變頻器裝置能較好地滿足工程實踐要