成果简介：

MW 级同步和鼠笼交流提升机双三电平变频调速系统将 back-to-back 双三电平矢

量控制的矿用变频调速控制技术应用于矿用鼠笼电机变频调速控制场合及矿用同步电机矢量控制的变频调速控制场合。

该系统的研究与应用，达到了低成本、高可靠性、增产提效、节约电能的目标。工人的劳动强度降低，各类故障减少，具有巨大的经济效益和广泛的社会效益，推广应用前景广阔。

本项目的研究成果可以推广应用在以下方面：

1）改造绕线电机转子串电阻的提升机电控系统。

2）适用于中高压变频的绝大部分领域，可广泛应用于矿山、冶金、电力、石化、建材等行业，推广应用到其它大型设备（如轧机、钻机、风机、水泵等）的电力传动系统中。

技术特点：

系统采用“交流同步电机+三电平交直交变频+全数字调节控制+多 PLC 网络控制+上位机诊断与监控+局域网信息互联”的控制模式，对原交交变频系统进行改造，主要设备包括高低压供电装置,三电平变频装置,全数字矢量控制装置，多 PLC 网络控制系统，操作台和上位机，装、卸载控制和液压站控制装置等。

采用“交流鼠笼电机+交直交主回路+全数字调节控制+多 PLC 网络控制+上位机诊断与监控+局域网信息互联”的控制模式，对暗立井鼠笼交流提升机控制系统进行改造，主要设备包括高低压供电装置，传动变流装置，全数字矢量控制装置，多 PLC 网络控制系统，操作台和上位机。

该套系统首创了用于兆瓦级同步交流提升机的二极管钳位三电平变频器，实现了大功率交流同步机的高效率、低损耗、高功率因数和低谐波运行；首创了用于煤矿井下兆瓦级鼠笼交流提升机 H 桥三电平变频器，并且实现了无速度传感器控制，为以后大功率三电平变频器在煤矿井下瓦斯环境应用打下坚实的基础。

知识产权及获奖情况：

该项目具有自主知识产权，取得发明专利1项（***），实用新型专利1项（***）；2009年12月，由中国煤炭工业协会组织专家对《兆瓦级同步和鼠笼交流提升机三电平变频调速控制系统研究》项目进行鉴定，“研究成果整体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平”；获得江苏省重大科技成果转化专项资金项目立项（项目编号：BA2008029），获得科技型中小企业技术创新基金无偿资助（立项代码：11C26213204616）。该系统获得2010年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖，作为子成果之一2009年国家科学技术进步二等奖。

应用前景：

项目采用先进的计算机数字控制技术和现代电力电子技术，研究开发科技含量高、具有自主知识产权的交流提升机全数字变频控制系统，用于矿井提升机系统改造和建设，实现电机运行的数字化速度闭环调节，实现提升系统全过程控制、安全保护和人机对话等控制功能，实现提升机的位置控制，达到提升机全自动运行的目的，利用上位机实现提升系统监视、诊断，并通过局域网连接实现资源共享，从而提高矿井生产现代化管理水平。该系统减小了网侧电流谐波，在实现能量双向流动的同时，实现网侧单位功率因数，消除了系统对电网的谐波污染，市场潜力巨大。

应用情况：

本项目成果首套应用于开滦集团东欢坨矿副井罐-罐提升机和开滦集团吕家坨矿暗

立井，自 2009 年 6 月初开始运行至今，该系统运转正常。目前已经成功应用近百套。

项目所研究的系统自投入运行至今，运转正常、安全可靠，取得了很好的效果：由于调速方式为三电平交直交变频调速，设备运行平稳，实现速度连续可调，电机噪音低、温升小；东欢坨同步机提升系统国产化改造，减少了改造成本，比引进西门子产品节省资金 150 多万元人民币；东欢坨同步机提升系统改造后，可使用国产备件，每年可节省备件费用约 200 万元；在电网接入点电流正弦，能量方便地实现了双向流动，系统在整个工况中都运行在单位功率因数下，完全消除了无功冲击；吕家坨矿鼠笼交流提升机三电平变频调速控制系统投入使用后，效果明显好于传统的提升控制系统，比选用（TKD）拖动的提升机节约电能20%-35%；与交交变频调速控制系统相比具有高次谐波少、调速范围宽的优点；新设备故障判断准确，减少故障处理时间。因此，项目成果具有保护完善、安全可靠、经济效益明显、技术先进等特点，具有很好的推广应用前景。