[发明专利]一种适用于矿井风机的交流调速系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿井提升机风机变频调速系统应用领域，尤其涉及一种适用于矿井风机的交流调速系统。

背景技术

风机是煤矿生产中一种重要的旋转设备。目前，应用于矿井提升机风机调节风量的方式主要有调节阀门开度、高压变频调速及串级调速等。通过调节阀门开度来调节风量会使得30％左右的能量消耗在调节阀门上，这是一种高耗能、效益差的调节方法。高压变频调速是近年来运用到矿井风机中的一种调速方式，该方式属于定子侧变频技术，变频器的容量较大，成本高；串级调速属于转子侧变频技术，变频器的容量较小，节约成本。但是，传统的串级调速存在功率因数低、谐波含量大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于矿井风机的交流调速系统，是一种基于矩阵变换器的矿井风机转子侧变频调速系统。

为达到上述目的，本发明提供一种适用于矿井风机的交流调速系统，包括：交流励磁电源、绕线式异步电机、数字控制系统和A/D采样模块，绕线式异步电机包括三相定子和三相转子，绕线式异步电机的三相定子直接与三相电网相连；交流励磁电源输入侧与三相电网相连，输出侧与绕线异步电机的三相转子相连，用以实现绕线式异步电机的转子侧变频调速；A/D采样模块用以采集绕线式异步电机的电流、电压和转速信号；数字控制系统分别与交流励磁电源和A/D采样模块连接，用以根据A/D采样模块采集的数据进行矢量运算，并发出触发脉冲信号至交流励磁电源，从而控制交流励磁电源为绕线式异步电机转子侧提供频率可变的电源，实现绕线式异步电机变频调速。

依照本发明较佳实施例所述的适用于矿井风机的交流调速系统，上述的交流励磁电源采用矩阵式变换器，其包括9个双向开关，且每个双向开关由两个IGBT反并联而成。

本发明的有益效果为：相较于传统的基于定子侧的高压变频调速系统而言，本发明采用基于转子侧的变频调速系统没有中间直流储能环节和输入变压器，因此易于系统集成，功率密度高，系统成本低；并且，相较于传统的串级调速而言，本发明的交流励磁电源采用矩阵变换器，其能量可以双向流动，输入功率因数高，谐波含量小。因此，与现有技术相比，本发明具有变频器容量小，成本低廉、输入功率因数高且谐波含量小的优点。

附图说明

图1为本发明一种适用于矿井风机的交流调速系统的拓扑结构图；

图2为本发明实施例的交流励磁电源的结构原理图；

图3为本发明实施例的数字控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图详细讲解本发明专利提供的一种适用于矿井风机的交流调速系统的结构和原理。

请参阅图1，一种适用于矿井风机的交流调速系统，包括：交流励磁电源1、绕线式异步电机2、数字控制系统3和A/D采样模块4，绕线式异步电机2包括三相定子和三相转子，绕线式异步电机2的三相定子直接与三相电网5相连；交流励磁电源1的输入侧与三相电网5相连，输出侧与绕线异步电机2的三相转子相连，用以实现绕线式异步电机2的转子侧变频调速；A/D采样模块4用以采集绕线式异步电机2的电流、电压和转速信号，其进一步包括输入电压检测电路、输出电流检测电路。数字控制系统3分别与交流励磁电源1和A/D采样模块4连接，用以根据A/D采样模块4采集的数据进行矢量运算，并发出触发脉冲信号至交流励磁电源4，从而控制交流励磁电源4为绕线式异步电机2的转子侧提供频率可变的电源，实现绕线式异步电机2变频调速。

请再参见图2，交流励磁电源1采用矩阵式变换器，其包括9个双向开关，且每个双向开关由两个IGBT反并联而成。9个双向开关组成3×3阵列，阵列的一侧三相输入端通过三相滤波器与三相电网5相连，另一侧的三相输出端与绕线式异步电机2的三相转子相连。