交—交变频器在矿井提升机中的应用

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电力电子器件的制造技术迅速发展为交流调速技术的发展奠定了极为有利的技术条件和物质基础,不但使交流电动机调速系统的调速性能可以同直流电动机相媲美,而且成本和维护费用比直流电动机系统更低,可靠性更高。目前,先进的工业国家生产直流传动装置己呈下降趋势,而交流变频调速装置的生产大幅度上升。因此,采用高效率经济型的交流调速系统来取代原有的直流电动机调速系统,是电机调速技术发展的新动向。
  
交-交变频器的类型与特点
变频器是将频率固定(通常为50Hz)的交流电(三相或单相)变换成频率连续可调(多数为0~400Hz)的三相交流电源。
变频器主要分为两大类:即交-交变频器和交-直-交变频器。两类变频器见图1和图2。
 
图1 交-交变频器
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图2 交-直-交变频器
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交-交变频器由三组可逆整流器(桥式或零式电路)组成,若三个移相信号是一组频率和幅值可调的三相正弦信号,则变频器输出相应的三相交流电压,实现变频。
交-直-交间接变频器由整流器(交-直变流器)、逆变器(直-交变流器)及中间直流环节(电抗器)三部分组成。整流器中的晶闸管用电源的交流电压关断,逆变器的晶闸管用负载同步电动机的定子交流电压关断。变频器输出电流幅值由整流器控制,输出频率由逆变器控制。 
二者主要区别为:前者是把频率固定的交流电直接变换成频率连续可调的交流电;后者是把频率固定的交流电整流成直流电,再把直流电逆变成频率可调的交流电。前者流过电动机的电流近似于三相正弦,附加损耗小,转矩脉动小,当电源频率为50Hz时最大输出频率不超过20Hz,主电路器件较多,由于无中间环节,效率较高;后者定子电流为120°方波,电动机损耗大,转矩脉动,无输出频率限制。
从两者区别可以清楚的看出,电源自然换相的交-交变频调速和负载自然换相的交-直-交变频调速各自的应用范围:交-交变频调速用于大功率(500kW以上或1000kW以上)、低速(600r/min以下)场合;交-直-交变频调速用于大功率、600r/min以上、负载较平稳的场合。
 
交-交变频器的原理
以单相输出的交-交变频器为例,如图3所示,它实质上是一套三相桥式无环流反并联的可逆整流装置。装置中工作晶闸管的关断通过电源交流电压的自然换相实现。如果触发装置的控制信号ust是直流信号,即触发角不变,变频器的输出电压也是直流;若ust是交流信号,即触发角是变化的,相应变频器的输出电压也是交流,实现变频。由于这种变频器无中间直流环节,故称为交-交变频器。
 
 
图3 单相输出交-交变频器
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交流输出的正半周电流由正组整流器提供,负半周电流则由负组整流器提供。为了使输出电压的谐波减到最小,正、负两组整流器的触发延时角可按余弦规律进行控制。输出电压是由输入电压波形上截取的片段组成。显然,交-交变频器完成变频过程必须有两种换流形式:换流过程和换组(桥)过程。换流过程是利用电网换相进行,换组(桥)是利用输出电流过零信号进行。 

更多内容,请参阅http://www.epc.com.cn/pdfdown.php?source=2014.01.pdf

 

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