PWM整流技术在矿井提升机中的应用分析

李立平

中图分类号：TD534文献标识码：A文章编号：41-1413（2012）01-0000-01

摘要：矿井提升机在整个矿井的运输过程中承处于相当重要的地位，PWM（PulseWidthModulation）--脉冲宽度调制以其简单的结构，易于实现的成熟的技术等特点在矿井提升机中被普遍应用。

关键词：PWM整流技术;矿井提升机;应用分析

前言：如今，为了满足现代基础建设的要求，矿井、地下作业越来越普遍广泛，矿井提升机扮演着日益重要的角色。矿井提升机的主要任务是运输，一般负担着煤炭、废石等从井下到井上的提升、材料以及各种设备的下放、包括升降工作人员等工作，所以，这就对提升机的拖动系统的运行性能提出了较高的要求，因此，电力拖动运行系统要具备可靠、安全、定位准确和高效率等性能。

提升机的研究与生产虽然已经取得了阶段性进步，但在很多方面仍然存在着技术问题，有待于进一步提高与完善，因此，进一步研究与设计以便研制出更加完善的提升机是我国提高矿井作业效率保证地下作业安全的一项重要目标，设计性能全面、操作稳便的提升机需要专业的设计与制造人员，只有全面地了解提升机的结构，熟悉提升机的性能参考数与技术特征的工作原理，才能较好的完成性能参数的测定，设计出较为完善的提升机。

由于传统的变频装置会带来两大不便的问题，即：一是使得网侧的电流波形形成较为严重的畸变从而使电网遭受谐波污染；二是电机的再生能量无法形成回馈传达到电网上，以致限制其动态性能的发展。所以，创新的变频装置设计愈加刻不容缓。而通过实践证明，PWM整流器经过调制后，能够消除变频器对电网所造成的谐波污染等问题，较好的完成设计目标。改为双PWM变频器后，经过实际运行得出了提升机运行可靠，电流明显降低，冲击电流较小，启动制动都变得平稳安全，调速精度显著提高，另外，系统也具备了较好的动态性能，应用PWM整流技术，系统的可操作性得到提高，操作方便简单，维护工作量缩减，使得系统更加安全的运行。

一、PWM整流技术

(一)PWM技术的定义

PWM（PulseWidthModulation）--脉冲宽度调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

（二）PWM的基本原理

面积等效原理：冲量波长的效果不受形状的影响，在冲量相等的前提下，不同形状的在具有惯性环节上效果是相似或者说是一致的，也就是说受到形状不同但是面积相同的窄脉冲后输出的波形是一样的。如果把各输入波形用傅里叶变换分析，则会发现除在高频段略有差异之外，在低频段的波形是非常相似的，随着电子信息技术的日新月异，在PWM技术中也出现了多种不同形式的发展，其中主要有相电压控制PWM，脉宽PWM，随机PWM，SPWM，SVPWM等等。

二、PWM整流技术在矿井提升机中的应用

在原有的矿井提升机的控制领域主要以变频调速系统为主，但是在变频调速系统的应用过程中，整流环节的控制存在缺陷，主要表现为网侧的利用率低，点谐波大，能量在整流变化过程中损耗明显。为弥补变频调速系统的这一不足，我们在原有的变频调速系统的基础之上引入了PWM技术，即双PWM变频器是在一般通用变频器的基础上引进了PWM整流的能量变换装置。

对双PWM变频调速系统分析如下：

双PWM变频调速系统的主要组成部分有PWM整流器以及PWM逆变器，双pwm变频调速系统的前端电压型pwm整流器采用基于固定开关频率的svpwm电流控制，即利用同步旋转坐标系(d，q)中电流调节器输出的空间电压矢量指令，再采用svpwm使pwm整流器的空间电压矢量跟踪电压矢量指令，从而达到电流控制的目的。针对直接电流控制，采用双闭环(电压外环和电流内环)控制的设计思路，采样网侧电流瞬时值，通过3s/2r坐标变换得到网侧电流的有功分量和无功分量，直接控制网侧电流的相位和幅值。当PWM整流器工作在有源逆变状态时，交流侧电流矢量与电网电动势矢量E反相(相位差为180°)。直用的是交流切电阻电控系统，效率低，耗能高，而且可靠性差，维护量大。现在改为低压交直交变频调速系统(双PWM变频器，)，提升机运行可靠，启、制动平稳，电流显著降低，调速精度高。因此，PWM整流技术的两大优点是：

1、PWM整流技术在矿井提升机中的应用，大大提高了电能在矿井运输中的消耗；

2、PWM整流技术在矿井提升机中的应用，大大提高了运输的效率。

三、PWM整流技术在矿井提升机中的发展方向

传统提升机由于只重视局部缺陷而造成系统整体性不协调，使得改良方案系统性能不足，本文较全面的分析了系统改良技术以及具体的装置改造方案，提出了较详细的具体可行的方法，奠定了进一步发展设备能力的基础。

采用PWM整流器，电能利用率高，算法简单，操作性高，PWM变频技术在矿井提升机电力拖动系统中的成功应用，较好的实现了快速正反向制动，节约能量，较大的提高了生产效率，提升了控制精度。

变频装置技术在矿井作业中的应用主要经历了三个阶段，我们把节能高效率、功率高以及对于电网的低污染作为当今变频器的定位，双PWM型变频装置的缺点是前期投资较大，但相较于这种变频装置的后期运行成本的大大降低，选择PWM型变频装置，更有利于节能省电，减少污染，目前，绝大多数矿井作业提升机采用的是PWM变频器，随时间的推移，相信PWM变频装置能够基本取代传统的变频技术。

四、结语

由于技术的不断进步与发展，除交流电机定子变频控制外，我国也正在尝试交流绕线电机转子的变频控制方式，这种控制方式有利于实现通过低压系统来控制高压系统。随着科学技术的不断进步，我们相信调制性能优越、高效节能的变频装置会得到进一步发展，矿井提升机的电子设备的性能也会得到更加完备的发展与飞跃，从而使得我国的矿井作业系统得到充分地保障。

参考文献：

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