發(fā)布時間：2020-03-27 11:05

【摘要】：由于井下絞車采用變頻調(diào)速,重載啟動時有功和無功沖擊較大,會引起電壓大幅突降,并伴隨大量整數(shù)和非整數(shù)倍的諧波電流產(chǎn)生,造成電網(wǎng)受到嚴(yán)重諧波污染、功率因數(shù)低、電壓波動劇烈、設(shè)備無法啟動和損壞等,使得井下電網(wǎng)的供電安全產(chǎn)生隱患。在井下絞車供電電網(wǎng)中,提高功率因數(shù)、治理諧波污染、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓尤為重要,靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)能有效的補(bǔ)償無功、補(bǔ)償諧波、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。用于井下絞車負(fù)載的STATCOM是一類兼顧無功補(bǔ)償、諧波治理、電壓穩(wěn)定的重要電力電子變流裝置,是現(xiàn)代無功補(bǔ)償和諧波治理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。本文以防爆鏈?zhǔn)絊TATCOM為背景,著重研究其在絞車負(fù)載下的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用,帶有典型的工程實(shí)踐特點(diǎn),具有較高的應(yīng)用前景和價值。首先,針對STATCOM的鎖相環(huán)控制、直流電容紋波控制、電壓環(huán)控制器設(shè)計、雙環(huán)控制器設(shè)計、多種任務(wù)模式切換與動態(tài)限幅等關(guān)鍵算法與控制技術(shù),在實(shí)現(xiàn)方法和仿真驗(yàn)證方面做了較深入的研究。通過仿真對比分析采取輸入信號進(jìn)行固定采樣、同步采樣兩種方法,在諧波、不平衡、階躍、復(fù)合情況下,驗(yàn)證了鎖相環(huán)的性能均滿足要求,也給出了各種方法的關(guān)系和適用場合。為了分析直流電容紋波,對鏈?zhǔn)絊TATTCOM運(yùn)行中動態(tài)等效電容進(jìn)行了定量分析計算,并通過仿真對比分析了3種直流電容紋波控制方法的紋波峰值特性,從而得出紋波控制方法的最優(yōu)方法:二倍頻功率分配法。對于電壓環(huán),采用不同類型的控制器,仿真分析了控制性能存在一定差異,給出了在各種類型中進(jìn)行合理選擇,仿真計算表明PD是相對優(yōu)化地滿足了設(shè)計、實(shí)際需求。針對雙環(huán)控制器定量進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計,通過仿真對比分析,得出了最優(yōu)設(shè)計值,具有通用性、可以借鑒。針對STATCOM的實(shí)際工程應(yīng)用,提出了具備多模式切換的任務(wù)規(guī)劃及其具體實(shí)現(xiàn),并就動態(tài)限幅提出了具有優(yōu)先級的具體實(shí)施,仿真表明符合要求。接著,對STATCOM的防爆閉鎖、散熱器、疊層母線、電抗器、濾波器等關(guān)鍵部件的設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究。為了解決防爆STATCOM開蓋時能量釋放問題、以滿足井下使用條件,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動式閉鎖放電裝置。為解決防爆STATCOM散熱需求,進(jìn)行散熱設(shè)計和分析,結(jié)果表明溫升滿足要求。疊層母線是連接IGBT與直流電容之間的載流體,通過設(shè)計表明載流量、溫升、自感均滿足要求。電抗器在感值、溫升、尺寸等方面存在多種考慮,通過設(shè)計滿足要求。分析了濾波器的各種形式的優(yōu)缺點(diǎn),并進(jìn)行了定量分析,得出結(jié)論LCL最優(yōu)。最后,對絞車負(fù)載下的STATCOM在實(shí)際工程應(yīng)用中的電磁兼容、暫態(tài)電壓穩(wěn)定、諧波治理等問題進(jìn)行了較深入研究。在井下絞車負(fù)載下STATCOM的工程實(shí)際中,通過理論和仿真分析了絞車啟動特性,尤其是暫態(tài)沖擊電流,表明無功沖擊是較大的。通過仿真分析,采取目標(biāo)電壓功能,能夠?qū)簯B(tài)電壓進(jìn)行控制,并穩(wěn)定電壓,從而緩解了絞車電機(jī)啟動沖擊性電壓降問題。先對諧波進(jìn)行了理論分析和現(xiàn)場實(shí)測,通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,表明諧波補(bǔ)償效果良好。
【圖文】：

1 緒論ion的背景和意義（Background and mea工作特性安裝有上萬部交流提升機(jī)(以下簡稱絞車)，字防爆變頻絞車電控系統(tǒng)(一般稱為“變頻絞爆四象限變頻器為主要拖動設(shè)備，通過雙 PL中規(guī)定的絞車雙線制保護(hù)及控制。防爆變頻器全型四象限變頻器系統(tǒng)圖，如圖 1-2 所示。

圖 1-3 礦井提升機(jī)變Figure 1-3 Mine hoist frequency conve礦井提升的整個過程可以分為五個行階段、停車抱閘階段。加速階段是提升速階段是提升機(jī)的主要運(yùn)行階段，提升機(jī)從最高速度減速到爬行速度；爬行階運(yùn)行中，，根據(jù)速度的變化在速度圖上分車段，速度圖如圖 1-4 所示。加速段勻速段圖 1-4 礦井絞車Figure 1-4 Mine winc1.1.2 井下絞車電能質(zhì)量問題
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD52;TM712

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本文編號：2602876