矿用隔爆兼本安型变频调速装置

作     者：陆东兵 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨喜军;胡先智

授予年度：2016年

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：带式输送机 隔爆壳体 循环水冷却 本安型 SVPWM 

摘      要：在煤矿生产过程中,运输环节使用带式输送机可以显著提高煤矿企业的生产效率。带式输送机驱动类型主要有液力耦合器、磁力耦合器、调压调速、变频调速等几种方式,液力耦合器体积庞大,磁力耦合器技术还不成熟,调压调速不适合重载启动,变频调速具有控制灵活、操作方便、性价比高等特点,广泛应用于煤矿带式输送机驱动系统。煤矿井下具有高瓦斯、高粉(煤)尘特点,通用变频器通常采用空气对流的冷却方式,不适合在煤矿井下环境中工作,如果将通用变频器置于隔爆壳体内部,那么隔爆壳体内部的功率器件散热又会出现问题;隔爆壳体外部的所有控制端子必须具备本安特性;带式输送机属于恒转矩负载,要求有较大的启动转矩,同时加速度不宜过大,防止煤块滑落。本文针对煤矿生产特殊的工作环境和带式输送机的特点,设计了一种矿用隔爆兼本安型变频调速装置。本论文的主要研究工作和创新点如下:1.研发了适合带式输送机的恒转矩控制装置,实现了隔爆壳体接合面的几种密封方法,在隔爆壳体内部发生故障时,有效地起到隔爆效果。设计了一种循环水冷却系统,实践证明可以满足在额定负载长期运行时的散热要求。2.电气主回路设计与元器件选型,包括可编程逻辑控制器(PLC)、功率、滤波、制动等电路设计。通过对各元器件的位置优化布局,屏蔽罩、磁环、滤波器的使用,实际EMC测试结果满足GB12668.3-2003(调速电气传动系统第3部分:产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法)中的规定要求。选用本安型电气元器件和合理的元器件参数,保证了装置在特殊环境下的安全运行。3.控制系统的硬件电路设计,包括控制电路、接口电路、开关电源电路和驱动电路。光耦隔离、过压过流保护、温度保护、缺相保护、接地保护、驱动保护等电路,保证了变频调速装置的可靠运行。4.编制了变频调速装置的相关软件控制程序,采用SVPWM调制算法,并给出了SVPWM调制算法的相关编程技巧。软件看门狗、PWM死区时间、函数在RAM中运行,实践证明可以保证控制系统的可靠性和实时性。