ACS6000矿井提升机资源-CSDN文库

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### ABB ACS6000矿井提升机关键技术解析 #### 概述 ABB ACS6000矿井提升机是先进的电力驱动解决方案，专为矿业行业设计，旨在提高生产效率和安全性。淮南矿作为应用案例，展示了该系统在实际环境中的卓越性能。王清灵在研究中对ACS6000sd的特性和应用进行了深入探讨。 #### 提升系统结构与ACS6000sd传动系统提升系统的核心在于ACS6000sd传动系统，该系统采用了先进的三电平PWM整流器技术，显著提升了能量转换效率和控制精度。ACS6000sd具备以下关键特征： - **功率集成门极晶闸管IGCT**：利用IGCT技术，实现了高频率开关、高阻断电压和低导通损耗，从而确保了变频器的高效率和高可靠性。 - **直接转矩控制（DTC）**：DTC技术为兆瓦级传动产品带来了最优化的转矩和速度控制性能，相较于传统PID控制，DTC能更精确地控制电机，提高动态响应和稳定性。 #### 同步电动机与调速系统配置 ACS6000sd同步机调速系统配置了高性能的同步电动机，其主要数据反映了电机的额定功率、电压、电流等关键参数，是整个传动系统效能的基础。调速系统的技术性能包括调速范围、响应时间、过载能力等，均达到行业领先水平。 #### 控制与保护机制 - **外部控制**：ACS6000sd支持多种外部控制接口，便于与上位机或自动化系统集成。 - **变频装置保护**：提供了全面的保护措施，如过压、过流、短路保护，确保系统在异常情况下能够迅速响应，防止设备损坏。 - **调试维护工具**：配备了专用的调试和维护软件，简化了系统安装、调试和日常维护工作。 #### 过程控制及安全保护系统提升机过程控制及安全保护系统涵盖了提升机控制逻辑、行程监控、装卸载控制、人机交互界面（HMI）、控制网络通信等多个方面，确保了提升作业的安全、高效进行。此外，系统还提供了详尽的数据记录和分析功能，有助于故障诊断和预防性维护。 #### PWM脉宽调制可逆整流器原理 PWM整流器原理是通过调节开关元件的导通时间，实现对输入电流的控制，进而控制电机的转速和转矩。矢量控制理论则通过将电流分解为励磁电流和转矩电流，独立控制电机的磁通和转矩，提高了控制的灵活性和准确性。三电平电压源型PWM整流器的引入，进一步降低了谐波失真，提高了系统效率。 #### 直接转矩控制系统直接转矩控制系统通过监测电机的磁链和转矩，实时调整电机的输入电压和频率，实现对电机转矩的直接控制。这种方法避免了复杂的数学模型和计算，简化了控制算法，提高了系统的响应速度和鲁棒性。 #### 励磁电流与功率因数控制励磁电流控制是直接转矩控制的重要组成部分，通过调节励磁电流，可以控制电机的功率因数，从而优化能源利用效率，减少能耗。在实际应用中，励磁电流的精确控制对于提升机等重载设备尤为重要，它直接影响着系统的稳定性和经济性。 #### 仿真结果与分析通过仿真分析，验证了ACS6000sd传动系统在不同工况下的性能表现，包括启动、加速、减速、停止等阶段。仿真结果显示，系统具有良好的动态特性和稳态性能，能够满足矿井提升机对高精度、高可靠性的要求。 #### 总结 ABB ACS6000矿井提升机以其创新的技术、优异的性能和全面的安全保护机制，在矿业领域树立了新的标杆。无论是从控制策略、调速系统配置，还是从保护机制、过程控制，ACS6000sd都展现出了高度的智能化和自动化水平，为矿山提升作业提供了强大的技术支持。未来，随着矿业行业的持续发展和技术的不断进步，ACS6000sd有望成为推动矿业电气化、智能化转型的关键力量。

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目 录
概述...........................................................................................................................................................1
1 提升系统结构................................................................................................................................1
2 ACS6000sd 传动系统....................................................................................................................1
2.1 ACS6000sd 的主要特点.....................................................................................................1
2.2 同步电动机主要数据.........................................................................................................4
2.3 ACS6000sd 同步机调速系统配置.....................................................................................5
2.4 ACS6000sd 同步机调速系统技术性能.............................................................................7
2.5 ACS6000sd 外部控制.........................................................................................................7
2.6 变频装置提供如下的必要保护.........................................................................................7
2.7 ACS6000sd 调速系统调试维护工具.................................................................................8
3 提升机过程控制及安全保护系统................................................................................................8
3.1 提升机过程控制系统.........................................................................................................9
3.2 行程监控系统...................................................................................................................11
3.3 装卸载控制系统...............................................................................................................11
3.4 人－机接口系统（HMI）...............................................................................................12
3.5 控制网络通信系统...........................................................................................................12
3.6 提升设备主要数据...........................................................................................................12
3.7 给定的速度图、力图、功率图.......................................................................................12
PWM 脉宽调制可逆整流器原理...........................................................................................................16
1 PWM 整流器的基本原理............................................................................................................16
2 矢量控制理论..............................................................................................................................18
3 电流开环、电压闭环控制系统..................................................................................................19
3.1 系统结构...........................................................................................................................19
3.2 θ 的物理概念及检测........................................................................................................20
3.3 E
d
的物理概念及检测.......................................................................................................20
3.4 仿真分析...........................................................................................................................21
4 电压闭环、电流闭环控制系统..................................................................................................23
4.1 系统结构...........................................................................................................................23
4.2 仿真分析...........................................................................................................................24
5 三电平电压源型 PWM 整流器原理...........................................................................................25
5.1 功能...................................................................................................................................25
5.2 电路结构...........................................................................................................................26
5.3 电路原理...........................................................................................................................26
6 滤波电感和滤波电容的参数选择..............................................................................................28
6.1 交流侧滤波电感的选择...................................................................................................28
6.2 直流电压的选择...............................................................................................................30
6.3 直流侧电容的选择...........................................................................................................31
同步电动机直接转矩控制系统.............................................................................................................33
1 系统结构......................................................................................................................................33
2 磁链控制......................................................................................................................................34
2.1 电压与磁链空间矢量的关系...........................................................................................34
i

2.2 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场..............................................................35
2.3 圆形磁链轨迹的跟踪控制...............................................................................................37
2.4 磁链模型...........................................................................................................................39
2.5 扇区的判断.......................................................................................................................39
3 转矩控制......................................................................................................................................39
3.1 转矩的控制理论...............................................................................................................39
3.2 转矩模型...........................................................................................................................42
4 励磁电流及功率因数控制..........................................................................................................45
4.1 励磁电流的期望值...........................................................................................................45
4.2 励磁电流控制...................................................................................................................46
5 凸极同步电动机直接转矩控制系统仿真结果..........................................................................46
5.1 仿真所选的凸极同步电机参数.......................................................................................46
5.2 仿真系统的组成...............................................................................................................47
5.3 凸极同步电动机直接转矩控制系统的仿真结果..........................................................48
ACS6000sd 传动系统.............................................................................................................................52
1 脉宽调制整流器..........................................................................................................................52
1.1 单元电路...........................................................................................................................52
1.2 整流器直流电压控制原理...............................................................................................56
2 励磁整流装置（EXU）..............................................................................................................57
2.1 主电路...............................................................................................................................57
2.2 电流控制电路...................................................................................................................57
2.3 故障检测与保护...............................................................................................................58
3 逆变器（INU）...........................................................................................................................59
3.1 单元电路...........................................................................................................................59
4 速度给定与控制..........................................................................................................................60
4.1 速度给定...........................................................................................................................60
4.2 速度控制...........................................................................................................................67
5 整流变压器容器..........................................................................................................................71
附图............................................................................................................................................73
传动系统的操作电路.............................................................................................................................86
1 整流电路的操作方式..................................................................................................................86
2 启动操作......................................................................................................................................86
3 停机操作......................................................................................................................................87
4 紧急断电操作..............................................................................................................................88
5 硬件操作电路..............................................................................................................................89
5.1 主断路器合闸操作...........................................................................................................89
5.2 主断路器分闸操作...........................................................................................................90
5.3 紧急停车与复位操作.......................................................................................................91
5.4 紧急断电与复位操作.......................................................................................................92
5.5 励磁接触器分闸电路.......................................................................................................93
故障分析与维护.....................................................................................................................................94
1 故障分析......................................................................................................................................95
1.1 概述...................................................................................................................................95
1.2 故障分类（FAULT CLASS）.........................................................................................95
ii