开创使用同步电动机代替直流电机实现调速的新纪元

　　矿井提升机常用的电力拖动方案早先的提升机系统都是电动机通过减速机来传动卷筒，慢慢发展到直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。在西门子公司发明了矢量控制的交-交变频原理，开创了使用同步电动机代替直流电机实现调速的新纪元。计算机以及单片机控制技术的应用极大的推动了提升机向自动化和智能化方向的快速发展。我国国内提升机电控系统发展较慢，目前，矿井提升机绝大多数是采用单机容量在1O00KW以下由异步电机转子串、切金属电阻调速，继电器-接触器构成的逻辑控制装置。

　　当前，在矿井提升机常用的电力拖动方案有四种。第一种是TDK系统，即交流电动机转子串电阻调速系统。这种系统调速精度比较差，可靠性不高、维护量大，有触点控制，大容量开关使用较多。TDK运行效率很低，尤其表现在低速，电动机输出功率的1/3左右都被电阻所消耗。但这种方式是目前国内矿井提升机中应用最为广泛的。第二种是V-M系统，即晶闸管供电的直流电动机调速系统。尽管该系统效率高，调速性能好，但具有单机容量小、GD大、谐波含量大、功率因数低、维护量大等缺点；第三种是晶闸管交一交变频同步电动机矢量控制系统。该系统效率高、GD小、响应快，但电网侧谐波含量大，功率因数低，需增设无功补偿。第四种是交?直?交变频调速系统。提高整流器功率因数最有效办法就是改进其本身性能，使之成为高功率因数的整流器。PWM整流器就是一种高功率因数的整流器，将这种整流器在变频调速中应用称为双P交?直?交变频调速系统。该系统中ARU为可逆PWM整流器，ARU用来实现双向能量流动，使网侧的功率因数为1，使交流侧的形成接近正弦的电流波形，且谐波电流很小。INU为PWM逆变器。为改善系统的转矩控制的性能，通常采用气隙磁链定向的矢量控制方案或者直接转矩控制方案，直接转矩控制是更为优选的控制方式。