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摘 要

矿井提升机主要是在矿井井下和地面的工作机械，是一种大型的提升机械设备,在矿山运输过程中起着十分重要的作用。矿井提升机是由提水工具慢慢的演变发展而成的。如今的矿井提升机逐渐发展成由电子计算机控制的全自动重型矿山机械，不仅安全性高、速度高，而且提升量大。本文主要采用同步电机交-直-交矢量控制变频调速方案来研究同步电机在矿井提升机中的矢量控制，其次研究其相对其他电力拖动方案的优势方面，同时利用同步电动机Matlab仿真模型的建立来对同步电机的矢量控制系统进行仿真研究。

关键词： 矿井提升机，同步电动机，矢量控制

Abstract: Mine hoist is a kind of mechanical equipment, large ascension is mechanical in mine underground and groundwork, is an important means of transport in mines. Mine hoist is made of raw water gradually and in the light of the development of tools. The modern mine hoist lifting capacity is big, high speed, high safety, has developed into a computer control automatic heavy mining machinery. This article main research synchronous motor vector control research in mine hoist, cross - straight - to pay by synchronous motor vector control variable frequency speed regulation scheme, mainly studies the relative to other the advantage of electric drive scheme, at the same time, using the Matlab simulation model of synchronous motor for synchronous motor vector control system simulation.

Key words: mine hoist，synchronous motor，vector control

目录

1 前言 3

2 矿井提升机的概论 4

2.1 提升机对电控的要求 4

2.2 电力拖动方案的分析 5

2.3 同步电动机调速系统 7

3 三相PWM整流器（VSR）的基本原理 10

3.1 PWM可逆整流器的概论 10

3.2 三相VSR拓扑结构 12

3.3 三相VSR工作原理 13

4 三相VSR控制策略的研究 13

4.1 三相VSR控制策略 13

4.2 矢量控制理论 13

4.3 矢量控制系统结构图 14

5 同步电动机仿真模型的建立 15

5.1 同步电动机基本模型 15

5.2 同步电动机仿真模型 16

5.3 同步电动机的仿真 17

结论 20

参考文献 21

致谢 22

1 前言

矿井提升机是矿山运输和生产的不可缺少的工具，主要是在矿井井下和地面的工作机械，是一种大型的提升机械设备,在矿山运输过程中起着十分重要的作用。矿井提升机一般是由电机起动的机械设备，然后带动钢丝绳从而完成容器在井筒中的升降，以达到运输的主要功能。由提水工具慢慢的演变发展而成的矿井提升机，如今已逐渐发展成由电子计算机控制的全自动重型矿山机械，不仅安全性高、速度高，而且提升量大。

矿井提升机由许多种机电设备组成在整个采矿的过程中起着一个十分重要的作用。矿井提升机是联系井下与地面的主要运输工具，是矿山的一种大型固定设备,由于矿井提升机的投资大、服务年限长、电耗也高（耗电量占矿井总耗电量的30~40%），所以生产的安全可靠性需要提高，矿山的成本也要降低，这样设计经济合理矿井提升机就十分必要。而且矿井提升机的运行特性较为复杂, 惯性质量也大,速度很快,所以当运行速度无法控制而不能以规定的速度来运行的时候,就会产生过卷、超速等等的危险事故,从而使设备损坏更严重还会造成人员的伤亡,不仅仅造成了矿山的损失，而且让一个幸福的家庭成为不幸。

提升机对生产方面要求很高，所以，在矿山使用的重要条件有:电控系统的安全可靠性和技术性能方面。

2 矿井提升机的概论

2.1 提升机对电控的要求

矿井提升机在电控中主要的特点:

1)提升过程监视

提升过程监视是提升机的电控方面不可缺少的一环。在提升过程中的监视:a、各主要设备运行状态监视；b、各传感器信号的监视；c、提升过程中的工作状况参数方面的监视。被监视的打印输出、参数的存储和保留，能快速有效的处理各种故障，预防各种事故的发生,。

2)提升工艺过程微机控制

由于微机的运算速度快,功能很强,使用也很灵活, 有诊断的功能，监视显示也易于实现，所以提升工艺过程大部分都采用微机控制,

3)安全回路

安全回路是提升机在出现故障的时候会控制提升机进入安全保护的状态。不同故障需要采用不同的处理方法，以确保工作人员和设备的安全。安全回路是保护的最后环节的一种，所以十分重要。

4)提升行程控制

提升机的控制就是一个位置控制,要在预定地点准确停车就需要很高的准确度才能够确保提升容器,现今可以达到2 cm。通过微机控制采集各种传感信号进行处理,能够计算出容器的准确位置，然后加以保护和控制。

2.2电力拖动方案的分析

矿井提升机在矿山中正使用的电力拖动方案有：交流电机转子串电阻调速、晶闸管交一交变频同步电动机矢量控制方案、交-直-交励磁同步电动机变频调速方案等。

（1）交流电机转子串电阻调速系统

KM4

KM3

KM2

KM1

R4

R3

R2

R1

图2-1 转子串电阻的调速图

如图2-1所示，为保证加速时力矩的平均值不变,加速的时候,会渐渐地吸合、、、,，从而转子回路的电阻会挨个减小。在转子回路串上较大的电阻，才能使电机低速运行。一般采用动力制动的方案,以求解决减速段所承受的负力要求,即为了让电动机工作在发电状态，就需要在定子侧将高压的电源切除,再在定子绕组上面加以低频电源,或者直接加以直流电压。

此拖动方案所存在的问题有:

1)功率不仅都在电阻上消耗着，而且在低速运行的时候效率低且差;

2)由于使用大容量开关,不仅使系统的可靠性降低，而且需要花费大量的维护工作;

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