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用于井下絞車負載的STATCOM關鍵技術的研究與應用

發(fā)布時間:2020-03-27 11:05
【摘要】:由于井下絞車采用變頻調速,重載啟動時有功和無功沖擊較大,會引起電壓大幅突降,并伴隨大量整數和非整數倍的諧波電流產生,造成電網受到嚴重諧波污染、功率因數低、電壓波動劇烈、設備無法啟動和損壞等,使得井下電網的供電安全產生隱患。在井下絞車供電電網中,提高功率因數、治理諧波污染、穩(wěn)定電網電壓尤為重要,靜止同步補償器(STATCOM)能有效的補償無功、補償諧波、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。用于井下絞車負載的STATCOM是一類兼顧無功補償、諧波治理、電壓穩(wěn)定的重要電力電子變流裝置,是現代無功補償和諧波治理技術的研究熱點。本文以防爆鏈式STATCOM為背景,著重研究其在絞車負載下的關鍵技術和應用,帶有典型的工程實踐特點,具有較高的應用前景和價值。首先,針對STATCOM的鎖相環(huán)控制、直流電容紋波控制、電壓環(huán)控制器設計、雙環(huán)控制器設計、多種任務模式切換與動態(tài)限幅等關鍵算法與控制技術,在實現方法和仿真驗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行固定采樣、同步采樣兩種方法,在諧波、不平衡、階躍、復合情況下,驗證了鎖相環(huán)的性能均滿足要求,也給出了各種方法的關系和適用場合。為了分析直流電容紋波,對鏈式STATTCOM運行中動態(tài)等效電容進行了定量分析計算,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行合理選擇,仿真計算表明PD是相對優(yōu)化地滿足了設計、實際需求。針對雙環(huán)控制器定量進行了參數設計,通過仿真對比分析,得出了最優(yōu)設計值,具有通用性、可以借鑒。針對STATCOM的實際工程應用,提出了具備多模式切換的任務規(guī)劃及其具體實現,并就動態(tài)限幅提出了具有優(yōu)先級的具體實施,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、濾波器等關鍵部件的設計與應用進行了較深入的研究。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,設計并實現了聯(lián)動式閉鎖放電裝置。為解決防爆STATCOM散熱需求,進行散熱設計和分析,結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,通過設計滿足要求。分析了濾波器的各種形式的優(yōu)缺點,并進行了定量分析,得出結論LCL最優(yōu)。最后,對絞車負載下的STATCOM在實際工程應用中的電磁兼容、暫態(tài)電壓穩(wěn)定、諧波治理等問題進行了較深入研究。在井下絞車負載下STATCOM的工程實際中,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,采取目標電壓功能,能夠對暫態(tài)電壓進行控制,并穩(wěn)定電壓,從而緩解了絞車電機啟動沖擊性電壓降問題。先對諧波進行了理論分析和現場實測,通過仿真和實驗驗證,表明諧波補償效果良好。
【圖文】:

系統(tǒng)圖,防爆,變頻器,絞車


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(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備,通過雙 PL中規(guī)定的絞車雙線制保護及控制。防爆變頻器全型四象限變頻器系統(tǒng)圖,如圖 1-2 所示。

礦井提升機


圖 1-3 礦井提升機變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的主要運行階段,提升機從最高速度減速到爬行速度;爬行階運行中,,根據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 井下絞車電能質量問題
【學位授予單位】:中國礦業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2019
【分類號】:TD52;TM712

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本文編號:2602876

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