交-交变频器用于交流提升机控制系统的研究

交-交变频器，也称为直接频率变换器或交直交变频器，主要用于交流电机调速系统中，尤其是用在矿井提升机这样的关键应用。它具有直接将固定频率的交流电压转换为可变频率和可变电压的交流电的能力，使得电机可以在不同的速度下运行。 在交流提升机控制系统中，传统的调速方法依赖于切换转子电阻来改变电动机的转速。然而，这种方法得到的低速运行特性较为软弱，运行不够稳定，不利于精确控制。为了解决这些问题，研究人员探索了采用交交变频器的新型调速方式。 交交变频器通过特定的控制逻辑来改变输出电压的频率和大小。它由两个三相全波变流器反并联构成，可以输出正弦波形的交流电压。其输出电压的平均值可以通过调整控制角来实现，而输出频率则可以通过改变触发角的频率来调节。交交变频器输出的正弦波可以减小输出电流的谐波含量，从而提高电机的效率和性能。 SIMOREG K6RA24是西门子公司生产的一款全数字交直交变频器，它采用16位微处理器和参数配置软件来实现精确的调速控制功能。这类变频器通常采用三台6RA24构成三相桥式主电路，并采用速度-电流双闭环控制策略，这种策略包含了外环的速度控制和内环的电流控制，以确保输出电流波形为正弦波。 在交交变频器的控制系统中，数字控制技术的应用显著提高了控制性能。通过数字触发脉冲信号的产生和高频调制信号的运用，逻辑门阵列电路可以生成互差60度的脉冲，进而对负载提供三相交流电。交交变频器的控制系统一般由几个主要部分构成：主控制板、信号板、光电隔离开关量输入输出板、A/D和D/A板以及总线板等。这些组成部分通过外部总线相互连接，共同完成控制任务。 在矿井提升机的应用中，低频制动是交交变频器调速系统的一个亮点。当矿井提升机需要减速时，低频制动可以将机械能转换成电能并回馈电网，同时可以实现从制动状态到电动状态的自然过渡，以确保提升机的低速运行稳定。 变频器在提供精确控制的同时，也面临着一些技术挑战，如环流问题。在交交变频器中，环流问题需要特别关注，因为两组反并联的晶闸管交替工作时可能会产生环流。为了抑制环流，可以采用不同的工作方式，如逻辑无环流、错位无环流、可控环流等。 交交变频器的主电路设计和特点，比如采用星形联结的输出方式，可以降低晶闸管承受的电压，提高装置的输出电压。这种设计也可以有效地消除输出电压中的直流分量和某些高次谐波，使得输出波形质量高且工作稳定可靠。 交-交变频器在交流提升机控制系统中的应用，提供了一种直接将固定频率的交流电压变换为频率和电压均可调的交流电的方法，使电机可以在不同的运行状态下精确控制。通过交交变频器的使用，可以减少传统调速方法中的许多不足，如系统的复杂性、投资成本以及机械结构和制造过程的复杂性，并且可以实现低速正力矩的输出，满足在需要稳定低速爬行距离较长的提升机的特定要求。