[发明专利]大功率矿井提升机变频驱动的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种专用电机交流变频调速控制技术，特别是指一种大功率矿井提升机变频驱动的控制方法及装置。

背景技术

目前，在矿井提升机电机驱动调速领域，由于其生产要求所需要的大电流、高功率，所以传统的矿井提升机电机驱动方式主要以硅整流和晶闸管整流式为主，整流式电源比较可靠，技术上比较成熟，但设备体积庞大，笨重、能耗高、效率低，且由于其结构原因，动特性方面也不够理想。较先进的变频调速装置具有体积小、效率高，技术含量较高、附加值高，但矿井提升机变频器器件工作环境比较恶劣，开关损耗大，高次谐波会造成电网污染，需吸收缓冲电路，变频器功率的提高也受到限制。具体来说，大功率矿井提升机变频驱动主要存在以下几个方面的问题：

    ⑴可靠性问题  由于矿井提升机的使用环境恶劣，对其可靠性的要求很高。目前，普通矿井提升机变频器由于高频寄生振荡、负载频繁复杂变化、电磁干扰、偏磁等原因，特别是在大功率情况下，变频器存在可靠性不够的问题。

    ⑵谐波干扰  目前，市场上的矿井提升机变频器基本为硬开关工作方式，在开关过程中产生的谐波会回馈电网，对电网造成污染；同时还会造成严重的电磁干扰。

    ⑶矿井提升机变频器的控制性能  矿井提升机变频器的控制周期短，整机的动态响应快。但该优点并没有在现有产品中得到足够的重视和体现，在矿井提升机变频器方面仍局限于传统的控制模式和设计思路，变频器的性能优势没有得到充分的发挥。

    ⑷功率因数问题  功率管的开关动作下的矿井提升机变频器，其工作波形都存在畸变，还存在高次揩波，降低了功率因率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种可靠性高、稳定性、控制效果好的大功率矿井提升机变频驱动的控制方法及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

1）电流检测电路测量逆变器输出的定子电流                                                、，并利用式计算出定子电流，经过Clarke变换和Park变换将定子电流、、变换成旋转坐标系中的直流分量、，、作为电流环的负反馈量；

2）利用转速检测电路测量电动机的转速，将转速及转速与给定转速的偏差作为速度PI调节器的输入，速度PI调节器输出用于转矩控制的电流T轴参考分量；

3）将直流分量、和转速，输入转子磁链位置计算模块求出转子磁链位置；

4）将电流T轴参考分量与电流反馈量的偏差和分别送到电流PI调节器的输入端，电流PI调节器分别输出M、T旋转坐标系的相电压分量和；

5）将相电压分量、和磁链位置通过Park逆变换转换成、直角坐标系的定子相电压矢量的分量和；

6）根据相电压矢量的分量和，由电压空间矢量模块产生PWM控制信号来控制逆变器。

一种大功率矿井提升机变频驱动的控制装置，包括电磁兼容电路、整流电路、三相桥式PWM型逆变电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、转速检测电路、驱动电源模块、PWM隔离及驱动电路、辅助电源、通讯模块、人机对话模块、ARM微控制器；所述三相交流电经电磁兼容电路后分别送到整流电路、驱动电源模块、辅助电源的输入端，整流电路的输出分别接三相桥式PWM型逆变电路、电压检测电路的输入端，三相桥式PWM型逆变电路的输出端接电机，驱动电源模块的输出接PWM隔离及驱动电路，电流检测电路的输入端接三相桥式PWM型逆变电路的输出，温度检测电路的输入端与三相桥式PWM型逆变电路相接，转速检测电路的输入端接电机，电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、转速检测电路、辅助电源的输出端分别接ARM微控制器，通讯模块、人机对话模块与ARM微控制器相连。

本发明的技术效果在于： 

1. 本发明采用ARM微控制器，并结合矢量控制控制变频器工作，改善了电机转矩控制性能，实现了宽范围调速。

   2. 本发明实现了全范围软开关，大大减少了功率管的开关损耗和电应力，改善了工作条件，降低了电磁干扰，并通过多种有效保护措施，提高了整机运行的可靠性和适应性。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

    图1是本发明的系统整体框图。

图2是本发明的主电路原理图。

    图3是本发明的高频驱动电路原理图。

    图4是本发明的控制系统电路原理图。

    图5是本发明的系统整体流程框图。