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矿井提升机是一种大型提升机电设备。为完成提升机在运行中的速度调节,有传统的采用绕线式电机转子串电阻的方法进行分段有级调速控制,它的优点是设备简单,控制方便;但缺点是转差功率以发热的形式消耗在电阻上,能耗较高,且属于有级调速,机械特性较软。矿井提升机的负载为位势负载,要求传动装置能在四象限平滑运行,即能量可双向流动以满足下放重载的要求(电机处于发电状态);机械特性硬,启动力矩较大,以满足重载启动的要求(有别于风机、水泵);调速范围宽,以满足各种速度的要求(低速爬行或快速提升)。针对安全规程而言,矿井提升在加速与减速方面都有自己特殊的具体要求。最简单的速度图分为四个阶段。为了保证减速段速度能降下来,防止高速过卷故障的发生,通常按行程原则生成一个速度图,用于减速段的速度给定限制。可再生传动装置全数字交-直-交四象限变频器能很好的满足上述要求,其性能优,控制精度高,功率因数为1,对电网谐波污染小等优点,将逐步广泛用于提升机传动系统。本文以ABB ACS6000直接转矩控制(DTC)能量回馈型变频器在提升机中的应用,介绍相关原理和运行调试。LCL滤波器可以抑制交流电压畸变和电流谐波。网侧变流器和电机侧变流器都有自己的RDCU控制单元和控制程序。网侧变流器将三相交流电整流为直流电,为传动单元的中间直流电路供电。进而中间直流电路向驱动电机的电机侧变流器供电。变频装置中的有源前端电源AFE为三相电压型PWM整流电源,由于全控式开关器件(如IGBT)的实用化,AFE变流器已经成为成熟的可逆变流器。AFE变流器能将直流母线电压维持在恒定的给定值上。它既能作为整流器工作,也能作为逆变器工作,为电源侧的4象限运行。由于采用了自关断器件IGBT,通过恰当的PWM模式,可对交流电流的大小和相位进行控制,并通过前端的各滤波、储能环节使交流输入电流接近正弦波。并且功率因数以1为中点而正负可调。在电机侧的制动能量通过逆变器返回而使直流母线电压升高时,可以使交流输入电流的相位与电源电压相位相反,实现再生发电运行,并将再生功率回馈到交流电网去,这时AFE整流器工作在有源逆变状态。AFE整流/逆变器为新一代交-直流环节。它采用自关断器件IGBT作为功率器件,并且采用正弦波的脉宽调制技术。从而避免了可控硅类功率元件的整流/回馈单元,由于电网侧故障而容易发生的逆变颠覆的弊端,使AC-DC环节的可靠性大幅度提高。由于AFE整流/逆变器前端的电压与电流波形均已滤波成正弦波形,电压与电流正弦波形间的相位差角可以按需要在一定范围内设定,因此功率因数可调。它甚至可以对供电系统进行有源的功率因数补偿。AFE刚接入电网时,IGBT先不工作,电网侧电流经IGBT旁边反并联的续流二极管整流,对直流电容充电,等到直流电压Ud上升到最大值后,PWM开始共作,IGBT导通时流经进线电抗的电流增大,电抗的储能增加,而当IGBT关断时,电抗储备的能量放出,经续流二极管向直流电容充电,使Ud增大,进线电流又降到原处,以此循环。根据直接转矩控制原理,该系统主要环节是砰-砰控制的转矩滞环调节器和磁链滞环调节器。速度调节器ASR输出转矩给定值Te*,然后与来自转矩观测器的观测值Te比较,送入转矩调节器做砰-砰控制。在Te*后面设置转矩控制内环,可以抑制磁链变化对转速子系统的影响。同时磁链给定值Ψs*与观测值Ψs通过磁链调节器比较,输出的磁链调节信号与转矩调节信号送入开关状态选择器调节。根据旋转方向,磁链增加或减小,转矩增加或减小,及磁链矢量旋转位置,按照直接转矩控制原理选择合适的电压矢量,确定变流器的开关模式。控制变频器各开关原件的开关状态,达到控制转矩和磁链的目的。为了能够使调速系统精确度提高,我们可以采用转速闭环调节系统。对于矿井提升机的工艺,如果只采用转速闭环这个环节,就存在转速跟随误差。并且不能满足提升机作为位势负载,在松闸开车时有下坠危险。故采用复合控制方案是是本论文提出解决上面问题的途径。本解决方案是在基本反馈控制系统中增加了两个力矩前馈控制的环节。本文所述方案成功投入运行以来,系统工作稳定,满足了提升工艺的要求。电机速度对控制速度给定跟随良好。系统不但能满足重载启动,宽范围调速等提升要求,而且运行稳定,功率因数为1,对电网谐波污染小,四象限运行节能性能突出。在大功率提升机传动系统中,其性能优良,适合推广。