[实用新型]大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构

说明书

技术领域   

    本实用新型涉及一种晶闸管变流装置拓扑结构，特别是一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构。

背景技术

在矿井提升机电力拖动系统发展的第一阶段中，提升机主要采用绕线异步机交流拖动系统或发电机-电动机直流拖动系统。然而，绕线异步机交流调速系统调速性能不好，调速范围小且为有级调速，当用于要求频繁启动或不同运行速度的多水平提升机时，启动电能损耗问题也比较突出；而发电机-电动机直流拖动系统虽然有较好的调速性能，但其效率低，且设备复杂、占地面积大；因此以上两种拖动系统已逐渐被淘汰。

伴随电力电子技术的飞速发展，晶闸管变流装置供电的直流拖动系统得到飞速发展和普及，广泛应用于大容量矿井提升机拖动系统中。与第一阶段的拖动系统相比，晶闸管变流装置供电的直流拖动系统具有功率放大倍数高、快速响应性好、功耗小效率高、调速范围大等优点，同时晶闸管的容量可以做到很大，因此被广泛用于大容量矿井提升机拖动系统中。通常，该直流拖动系统的晶闸管变流装置为6脉波型拓扑结构，即晶闸管输出电压每个周期波形有6个脉波，改变晶闸管触发角即可改变输出电压平均值，输出电压经平衡电抗器向电机输入直流电流。然而6脉波型拓扑结构的晶闸管变流装置也有自身的一些缺陷，如输入谐波电流较大、功率因数较低，严重影响了电网质量。

实用新型内容

本实用新型目的是要提供一种大功率矿井提升机变流装置冗余拓扑结构，解决传统6脉波晶闸管变流装置的谐波含量高、功率因数低的问题，减少大容量矿井提升机拖动系统对电网电能质量的不良影响。

本实用新型是这样实现的：该变流装置多重化冗余结构包括：拖动系统、提升机滚筒、左箕斗和右箕斗，电源通过变压器与拖动系统连接，拖动系统与提升机滚筒连接，提升滚筒的输出轴上通过钢丝绳和过渡轮连接有左箕斗和右箕斗，左箕斗和右箕斗分别位于钢丝绳子的二端，过渡轮位于矿井井口的上端。

所述的拖动系统有并联拖动系统和串联拖动系统；所述的并联拖动系统包括：晶闸管变流装置、整流变压器、平衡电抗器和直流电动机，动力电源通过电源线与二组整流变压器连接，每一组整流变压器分别与一组晶闸管变流装置对应连接，二组晶闸管变流装置的输出端并联后通过平衡变压器与直流电动机连接；所述的串联拖动系统包括：晶闸管变流装置、直流电动机和多组别三绕组变压器，动力电源通过电源线与多组别三绕组变压器连接，多组别三绕组变压器的二组输出分别与二组晶闸管变流装置连接，每一组晶闸管变流装置有二个输出端，二组的其中一个输出端相连接，另一个输出端通过直流电动机后相连接。

有益效果，由于采用了上述方案，采用冗余拓扑结构的串、并联型多重化电路可以承受更高的电压与电流，有利于增大矿井提升机拖动系统的容量。更重要的是采用多重化冗余拓扑结构可以很好地解决输入电流谐波问题，电流谐波次数最低为11次，谐波含量明显低于普通的6脉波晶闸管变流装置，减少了对电网电能质量的不良影响；同时多重化冗余拓扑结构可减少直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而可减少平波电抗。此外，功率因数问题也得到改善。

并联12脉波变流的联接电路，交流母线接两套整流变压器，分别接至并联的晶闸管变流装置，经平衡电抗器接至直流电机；串联12脉波变流的联接电路，交流母线接三绕组变压器，二次绕组的联接组别不同，变压器输出分别接至两套串联的晶闸管变流装置，接入直流电机。每组晶闸管变流装置由正反两组组成，以便实现直流电机的四象限拖动，并联结构中平衡电抗器用来平衡各组变流装置的电流。

提供两种矿井提升机用直流拖动系统的晶闸管变流装置多重化冗余结构：并联型和串联型12脉波冗余拓扑结构，即分别把两组6脉波变流装置相并联、串联。串联型结构可以承受更高的电压，并联型结构可以承受更大的电流，能够进一步保证大容量矿井提升机拖动系统的可靠性。

解决了传统6脉波晶闸管变流装置的谐波含量高、功率因数低的问题，减少了大容量矿井提升机拖动系统对电网电能质量的不良影响。达到了本实用新型的目的。

优点：应用该冗余结构的直流拖动系统可以承受高电压、大电流，实现四象限拖动，调速范围大，而其对电网输入的谐波电流较少，系统功率因数较高，有效地解决了传统6脉波拓扑结构谐波与功率因数问题。