[01162460]矿井提升机频繁启制动功率协调控制可逆变频调速系统研究

矿井提升机高效、节能、安全地运行,成为矿企装备系统工程与电气传动领域所面临的重要与紧迫任务。本项目在符合矿井提升机工程实践的条件下,从机电能量转换的角度分析矿井提升机交流调速系统动态功率平衡模型,研究满足提升机频繁启制动可逆变频的控制策略。根据提升机交流调速系统能量双向流动的功率平衡原则,以系统调速性能要求及瞬时功率理论,建立整流与逆变的动态功率模型,从能量角度出发阐明双PWM变换器在负载功率突变时,直流母线电压波动与系统能量不平衡之间的数学关系;分析矢量控制预励磁启动特性以及感应电机参数变化对其的影响因素,在磁链补偿和偏差解耦的理论基础上,通过直流预励磁控制完成励磁电流和转矩电流的设定,实现了磁链幅值的稳定,励磁子系统和转矩子系统的动态解耦;研究采用基于矢量控制定子电阻压降偿的交流预励磁起动方法,结合矢量控制和定子电阻压降补偿理论,利用交流预励磁在电机起动前将磁链逐步平滑稳定建立起来,并通过定子电阻压降补偿来抑制低频时励磁电压的降低,维持励磁系统的稳定;针对矿井提升机负载出现大的波动及频繁启制动过程中,为保证矿井提升机双PWM变换调速系统在能量失衡状态时能够快速回归稳定状态,根据系统失衡时各部分之间的数学关系提出功率预测补偿算法,实现负载功率跟踪前馈控制,降低负载功率突变时直流母线电压波动与网侧谐波,提高双PWM控制协调性;分析逆变器误差电压反馈补偿要求,在无电流方向条件下,通过对两个随时间逐渐增大的不同频率的电流自动检测,得到不同电流值对应的电压误差估计值与真实值之间的关系,将周期内误差电压补偿到逆变器输入端,降低电流谐波对控制系统的影响。本项目在大容量位能负载交流调速系统领域取得一些理论与技术成果,能够提高系统的变频调速控制性能与节能效率;通过实现符合实际工况的矿井提升机双PMW变频调速功率平衡控制方案,推动交流调速系统向着高动态性能、低能耗方面发展。