專利名稱：適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦井提升機中的同步電機交-交變頻調速系統的應用領域，尤其是矩陣變頻調速系統在礦井提升機中的應用，具體地涉及一種適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統。
背景技術：
目前用于礦井提升機中的同步電機交-交變頻調速系統采用基于可逆整流的晶閘管周波變換器形式，其缺點是最高輸出頻率受到限制，電壓變比低，輸入側功率因數低，需要大容量的無功補償裝置，并且需要大容量的輸入變壓器，造成整個系統體積龐大。矩陣變換器作為一種新型的變換器具有如下幾個特點①具有正弦輸出電壓和正弦輸入電流特性；②可得到接近于I的輸入功率因數，且輸入功率因數可控，正負可調；③矩陣變換器的雙向開關特性能實現能量的雙向流動，在矩陣變換器驅動交流電機系統中，可實現四象限運行；④無中間直流儲能環節和輸入變壓器，易于系統集成，功率密度高。
實用新型內容針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統。根據本實用新型的一個方面，提供適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，包括并聯矩陣變換器、過壓吸收電路、以及三相濾波器，所述并聯矩陣變換器包括N個并聯的矩陣變換器，所述并聯矩陣變換器的一側三相輸入端通過三相濾波器與電網相連、另一側的三相輸出端與繞線式異步電機的三相轉子相連，所述過壓吸收電路與矩陣變換器并聯連接。優選地，所述過壓吸收電路包括由二極管箝位保護電路和釋放回路組成的電路模塊。優選地，所述三相濾波器包括一階LC濾波器。優選地，所述矩陣變換器采用雙空間矢量調制算法。優選地，所述矩陣變換器包括主要由9個雙向開關構成的主回路。優選地，所述雙向開關主要由兩個可控的IGBT反并聯構成。優選地，還包括三相交流電源，其連接所述三相濾波器。本實用新型是矩陣式變頻器在礦井提升機中的應用，采用了多個矩陣式變頻器并聯的方式構成大功率交交變頻調速系統，該系統可提高傳統同步電機調速性能，如減小輸入側的諧波、能量可雙向流動、降低無功功率和不需要大容量的輸入變壓器。本實用新型與現有技術相比，其優點主要體現在以下幾個方面I、提高輸入側功率因數、降低無功功率矩陣變換器采用雙空間矢量調制算法，該調制算法既能合成所需要的輸出電壓，又能對輸入側的功率因數進行控制。2、減小輸入側的諧波對于矩陣變換器而言，輸入側的電流矢量合成采用空間矢量調制算法，降低了輸入側電流諧波。3、能量可雙向流動由于采用雙向開關的模式，即每一個開關由兩個可控的IGBT反并聯構成，因此可使能量雙向流動。4、不需要大容量的輸入側變壓器，大大減小了占地空間和設備成本。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖I示出根據本實用新型的矩陣變換器的拓撲結構； 圖2示出根據本實用新型的多個矩陣變換器并聯疊加示意圖；圖3示出根據本實用新型的過壓吸收電路。
具體實施方式
根據本實用新型提供的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，包括三相交流電源、并聯矩陣變換器、過壓吸收電路2、以及三相濾波器。其中，如圖2所示，所述并聯矩陣變換器包括N個并聯的矩陣變換器1，以滿足礦井提升機中的同步電機功率要求。其中勵磁部分仍采用傳統的晶閘管整流電路。這樣，通過多個矩陣變頻器并聯方式，將本實用新型應用于礦井提升機中，能夠實現大功率礦井提升機的調速目的。所述并聯矩陣變換器的一側三相輸入端通過三相濾波器與三相交流電源相連、另一側的三相輸出端與繞線式異步電機的三相轉子相連。所述三相濾波器包括一階LC濾波器。所述過壓吸收電路2與矩陣變換器I并聯連接。具體地，所述矩陣變換器包括主要由9個雙向開關構成的主回路，所述雙向開關主要由兩個可控的IGBT反并聯構成，所述矩陣變換器采用雙空間矢量調制算法。如圖I所示，三相交流電網uaiibU。，經過電抗器Lf和電容器Cf組成的LC濾波器接入三相矩陣變換器的輸入端，矩陣變換器由9個雙向開關組成3X3陣列，雙向開關由兩個IGBT反并聯構成，每個輸出端都可以和任意的輸入端相連，因此能量可以雙向流動。所述過壓吸收電路包括由二極管箝位保護電路和釋放回路組成的電路模塊。采用二極管箝位保護電路和釋放回路組成過壓吸收回路能夠實現對主回路的保護。本領域技術人員理解，矩陣變換器沒有續流回路，當輸入輸出側出現過電壓時無釋放回路，為了保護功率開關管的安全，需要額外的過壓吸收電路。如圖3所示，所述過壓吸收電路主要由二極管箝位保護電路和釋放回路組成。其中，R為起動電阻，SI為接觸器，S2為IGBT，Rl和R2為釋放電阻，電阻Rl的值要遠大于R2，C為吸收電容，正常情況下S2斷開，電容C通過電阻Rl放電。以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。
權利要求1.一種適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，包括并聯矩陣變換器、過壓吸收電路、以及三相濾波器，所述并聯矩陣變換器包括N個并聯的矩陣變換器，所述并聯矩陣變換器的一側三相輸入端通過三相濾波器與電網相連、另一側的三相輸出端與繞線式異步電機的三相轉子相連，所述過壓吸收電路與矩陣變換器并聯連接。
2.根據權利要求I所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，所述過壓吸收電路包括由二極管箝位保護電路和釋放回路組成的電路模塊。
3.根據權利要求I所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，所述三相濾波器包括一階LC濾波器。
4.根據權利要求I所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，所述矩陣變換器采用雙空間矢量調制算法。
5.根據權利要求I所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，所述矩陣變換器包括主要由9個雙向開關構成的主回路。
6.根據權利要求5所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，所述雙向開關主要由兩個可控的IGBT反并聯構成。
7.根據權利要求I所述的適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，其特征在于，還包括三相交流電源，其連接所述三相濾波器。
專利摘要本實用新型提供適用于大功率礦井提升機的交交變頻調速系統，包括并聯矩陣變換器、過壓吸收電路、以及三相濾波器，所述并聯矩陣變換器的一側三相輸入端通過三相濾波器與電網相連、另一側的三相輸出端與繞線式異步電機的三相轉子相連。矩陣變換器包括雙向開關構成的主回路。雙向開關主要由兩個可控的IGBT反并聯構成。過壓吸收電路包括由二極管箝位保護電路和釋放回路組成的電路模塊。本實用新型是矩陣式變頻器在礦井提升機中的應用，采用了多個矩陣式變頻器并聯的方式構成大功率交交變頻調速系統，該系統可提高傳統同步電機調速性能，如減小輸入側的諧波、能量可雙向流動、降低無功功率和不需要大容量的輸入變壓器。
文檔編號H02J3/18GK202513876SQ20122004210
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者吳瑋, 姜建國, 左東升, 徐亞軍, 戴鵬, 王晶鑫, 王貴峰, 羅* 申請人:上海交通大學