[發(fā)明專利]煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的電能質(zhì)量治理裝置及運行方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310207907.4
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116388289A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮高輝;布朋生;劉繼全;曹建文;程江濤;岳曉虎;陳寧;趙永紅;趙海興;賈曲;李小燕;畢躍起;索艷春;姜銘;曹興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司;山西天地煤機(jī)裝備有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳;趙江艷

本發(fā)明屬于煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的供電電能質(zhì)量治理的技術(shù)領(lǐng)域，公開了煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的電能質(zhì)量治理裝置及運行方法，包括治理模塊、電流互感器和控制模塊，所述治理模塊包括T型三電平模塊和LCL三階濾波器模塊，所述治理模塊進(jìn)線與掘進(jìn)機(jī)供電電纜并聯(lián)連接，功率等級與掘進(jìn)機(jī)工作時的峰值功率相匹配；所述電流互感器設(shè)置在掘進(jìn)機(jī)三相電源輸入端；所述控制模塊用于控制所述治理模塊在純無功補(bǔ)償模式和無功諧波同時補(bǔ)償模式中切換。本發(fā)明降低了移變?nèi)萘?，提高了掘進(jìn)機(jī)裝備對井下電網(wǎng)的適應(yīng)能力，節(jié)能降耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的供電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的電能質(zhì)量治理裝置及運行方法，用于對多電機(jī)裝備中的無功補(bǔ)償和諧波治理功能的運行控制。

背景技術(shù)

隨著煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的功率逐步增大，對一次掘進(jìn)距離的要求也增大，受限于井下供電系統(tǒng)中移變?nèi)萘亢驼{(diào)壓范圍，掘進(jìn)機(jī)裝備中電機(jī)啟動時會有幾倍于額定電流的過載電流，從而引起很大的無功功率，這部分無功功率拉低了掘進(jìn)裝備端電壓，使得裝備啟動困難，目前的做法是縮短移變到掘進(jìn)機(jī)裝備的距離，通過降低供電線路中無功功率引起的線路壓降使得掘進(jìn)機(jī)裝備端電壓能夠保持在啟動允許的電壓范圍內(nèi)。

為了提高掘進(jìn)作業(yè)的效率，減少移變移動的次數(shù)，需要對掘進(jìn)機(jī)供電電能質(zhì)量進(jìn)行治理，以提高掘進(jìn)工作的效率，起到節(jié)能降耗的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為：提供一種煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的電能質(zhì)量治理裝置及運行方法，以提高掘進(jìn)工作的效率，起到節(jié)能降耗的效果。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的電能質(zhì)量治理裝置，包括治理模塊、電流互感器和控制模塊，所述治理模塊包括T型三電平模塊和LCL三階濾波器模塊，所述治理模塊進(jìn)線與掘進(jìn)機(jī)供電電纜并聯(lián)連接，功率等級與掘進(jìn)機(jī)工作時的峰值功率相匹配；所述電流互感器設(shè)置在掘進(jìn)機(jī)三相電源輸入端；

所述控制模塊用于控制所述治理模塊在純無功補(bǔ)償模式和無功諧波同時補(bǔ)償模式中切換；

所述純無功補(bǔ)償模式下，d軸電流分量為通過治理模塊母線穩(wěn)壓得到；0軸電流分量Δi'₀為通過母線均壓控制進(jìn)而得到，q軸電流分量為通過無功分量檢測得出；d軸電流分量q軸電流分量和0軸電流分量Δi'₀通過dq0→abc坐標(biāo)變換矩陣形成基波有功電流作為電流內(nèi)環(huán)指令值

所述無功諧波同時補(bǔ)償模式下，d軸電流分量等于母線穩(wěn)壓得到的電流分量與基波有功分量的和，0軸電流分量Δi'₀為通過母線均壓控制進(jìn)而得到，q軸電流分量為指定值，d軸電流分量q軸電流分量和0軸電流分量Δi'₀通過dq0→abc坐標(biāo)變換矩陣形成基波有功電流后，用實際負(fù)載電流減去所述基波有功電流，得到的差值作為電流內(nèi)環(huán)指令值i_c^*。

母線均壓為將u_dcn與u_dcp的差值送入PI控制器完成；u_dcn表示治理模塊的正極P到零極O的電容電壓，u_dcn表示治理模塊的零極O到負(fù)極N的電容電壓。

所述所述純無功補(bǔ)償模式下和無功諧波同時補(bǔ)償模式均采用電壓電流雙閉環(huán)控制，其中電壓控制為外環(huán)，實現(xiàn)母線電壓均壓控制和穩(wěn)壓控制。

所述dq0→abc坐標(biāo)變換矩陣為：

其中，為治理模塊對交流母線電壓鎖相得到的相位角。

所述無功諧波同時補(bǔ)償模式下，q軸電流分量指定為0或者i_q，通過無功指令切換開關(guān)實現(xiàn)其指定值的切換。

此外，本發(fā)明還提供了一種煤礦井下掘進(jìn)機(jī)裝備的運行方法，基于所述的治理裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：