毕业设计 矿用变频电源分析与设计

届毕业设计说明书课题名称：矿用变频电源分析与设计

专 业 系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期

2014

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2014届毕业设计任务书

一 、 课题名称：矿用变频电源分析与设计 二 、 指导老师： 三 、设计内容与要求

1、课题概述

随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高，矿用变频器在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调速应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗的作用。本课程拟电力电子技术和自动控制课程基础上分析设计出一矿用变频电源，主要技术参数要求如下： ? 额定功率：500 KW、800 KW、1200 KW、1500KW ? 额定电压：3300V

? 电路形式：三电平或者多电平 ? 散热形式：热管 或 水冷 ? 结构形式：防爆 ? 控制方式：矢量控制 ? 使用环境：井下

2、设计内容与要求

第一章、前言 1.1. 意义及必要性 1.2. 需求分析 1.3. 变频电源发展趋势

1.4. 矿用变频技术发展现状及趋势 第二章、变频电源基础 2.1. 整流电路基础 2.2. 逆变电路基础 2.3. 滤波电路基础

2.4. 变频控制电路基础

第三章、（500 KW、800 KW、1200 KW、1500KW每四人一组）变频电源分析设计 3.1

电源方案设计

3.2. 主电路分析设计 3.3. 各部分电路分析设计 3.3.1. 整流电路分析设计 3.3.2. 斩波电路分析设计 3.3.3. 逆变电路分析设计 3.3.4. 滤波电路分析设计 3.4. 控制电路方案分析设计 第四章、 结论与展望 3、其它要求：

① 画出系统各环节电路图或原理图 ② 系统各环节的原理介绍； ③ 说明书中不能有复印与图片出现

四、设计资料

1、《新型半导体器件及其应用实例》 电子工业出版社 2、《逆变器整流电源 》 机械工业出版社 3、《现代逆变技术及其应用》 科学出版社 4、《新型开关电源设计与应用》 科学出版社 5、《半导体变流技术》 机械工业出版社 6、《电力电子设备设计和应用手册》 机械工业出版社

7、http://www.cnki.net/中国知网

摘 要

近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频器在各个领域中的应用都非常广泛。例如：在冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭等行业，有的工艺不允许电机直接启动，需要由变频器调速和协调工作才能满足工艺要求。这是必须采用变频器的。比如冶金行业需要采用变频器的电机大概达到70%。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。

Abstract

In recent years , with the rapid development of power electronics technology, computer technology , automatic control technology, the AC drive and control technology to become one of the fastest growing technology, electric drive technology is facing a historic revolution that replaced AC variable speed DC speed and computer numerical control technology to replace analog control technology has become a trend. Inverter applications in various fields are very extensive. For example: In metallurgy , petroleum, chemical , textile, electricity, building materials , coal and other industries , and some do not allow motor direct start the process requires coordination by the governor and the drive to meet the process requirements. This is a must drive. For example, the metallurgical industry probably need to use the drive motor to reach 70%. Drive is the use of power semiconductor devices role will be off -frequency power conversion power control device to another frequency to achieve the AC induction motor soft starters , frequency control , improve running accuracy , changing the power factor , over current / overvoltage / overload protection and other functions.

I

引 言

上世纪 80 年代以来，随着电气技术的发展，高压大功率交流电动机变

频调速技术起到越来越大的作用，在能源、钢铁、机械、化工及交通等领域中，处处可见大中容量的交流电动机调速系统。而电力电子技术在大中容量的交流电动机调速系统是必不可少的环节，电力电子技术是运用电子技术、控制方法，通过功率开关器件将电能进行转换、控制和优化利用，通过与数字控制技术紧密结合，迅速发展成为一个跨学科的高新技术。

变频器是通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通常，把能将电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称为变频器。目前用于交流同步或异步电动机转速调节，是交流电动机调速方案中最理想的。而且变频器节能效果非常明显，在最近几十年企业技术改造和生产设备更新中，起到很大的作用。

按照有关标准和国际惯例，供电电压若小于 1kV 时称为低压，若在 1kV~10kV 之间称为中压，大于 10kV 以上则称为高压，但是，由于中压和高压的变频器或电机有着许多共同的特点，控制策略类似，所以统称中高压变频器或中高压电机。中高压变频器能够使电机无级调速，在工业生产中，能够满足对电机调速控制的要求，不仅可以提高产品的产量和质量，又降低生产成本，而且大幅度节约能源资源。目前，在煤炭、冶金、石油、化工等行业，大量大功率传动系统占主导作用，如大功率风机、泵类电机，为提高生产效率和产品质量，中高压大容量变频调速系统已经广泛应用其中；在社会方面，为解决环境污染、资源浪费，变频调速系统也是一种最直接、最有效的方法之一，如高速电气化铁路、城市轻轨以及电动汽车等，不仅可以大大减少空气污染，而且节能效果显著。由此可见，高性能的中高压大功率变频调速装置的市场潜力巨大，应用前景十分广阔。

II

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