淺談高壓提升機變頻器在煤礦副井上的應用

另外，控制器與功率單元之間采用多通道光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，并且各個(gè)功率單元的控制電源采用一個(gè)獨立于高壓系統的統一控制器，方便調試、維修、現場(chǎng)培訓，增強了系統的可靠性。

3.6控制電源

控制器有一套獨立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設備各點(diǎn)的波形與加高壓情況基本相似，給整機可靠性、調試、培訓帶來(lái)了很大方便。

系統采用三次諧波補償技術(shù)提高了電源電壓利用率，利用了調制信號預畸變技術(shù)，使電壓利用率近似于1.系統還采用了先進(jìn)的載波移相技術(shù)，它的特點(diǎn)是單元輸出的基波相疊加、諧波彼此相抵消。所以串聯(lián)后的總輸出波形失真特別小。多個(gè)單元迭加后的理論輸出波形如圖4所示（圖中是六單元疊加）。


圖4 6個(gè)單元輸出疊加后的波形

3.7基本控制功能及特點(diǎn)

3.7.1直流制動(dòng)

本提升機用變頻器，直流制動(dòng)對提升系統的安全運行起到重要作用，當重車(chē)在中間停車(chē)時(shí)，PLC檢測到停機信號后給控制器發(fā)出信號，讓提升機由高速平滑地降到低速，然后由控制器發(fā)出直流制動(dòng)信號，使提升機停止，待PLC檢測到機械制動(dòng)起作用的信號后，PLC發(fā)出信號讓控制器去掉直流制動(dòng)信號，使提升機靠機械抱閘一類(lèi)的裝置起作用。啟動(dòng)時(shí)，先對提升機施加一直流制動(dòng)信號，PLC檢測到機械抱閘信號后發(fā)出信號給控制器去掉直流制動(dòng)信號，然后由控制器加上啟動(dòng)電壓讓提升機開(kāi)始轉動(dòng)。

3.7.2運行速度的控制

為了減少運行過(guò)程中的機械沖擊，在提升機啟動(dòng)和停止過(guò)程中，做到加速度連續，因不同的頻率，對應不同的加減速速率，在本裝置的控制中，將不同頻率時(shí)的加減速速率規劃成一個(gè)表格，運行中用查表的方法確定對應頻率時(shí)的加減速速率，使提升機平滑運行，減少機械沖擊。

3.7.3自動(dòng)限速保護

在運行到終點(diǎn)時(shí)，由限速開(kāi)關(guān)給出減速信號，PLC檢測到減速信號后發(fā)送給控制器，由控制器啟動(dòng)自動(dòng)減速程序，使工作頻率按設定要求逐步變?yōu)榈退龠\行。提升機帶有測速發(fā)電機，當測速發(fā)電機給出超速信號，PLC檢測該信號發(fā)送給控制器，進(jìn)入自動(dòng)減速運行。PLC主要是指數字運算操作電子系統的可編程邏輯控制器，用于控制機械的生產(chǎn)過(guò)程。也是公共有限公司、電源線(xiàn)車(chē)等的名稱(chēng)縮寫(xiě)?？删幊踢壿嬁刂破?，一種數字運算操作的電子系統，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。

3.7.4再生能量處理


圖5 再生能量處理示意圖

再生能量通過(guò)功率單元來(lái)處理，見(jiàn)圖5所示。電機處于發(fā)電狀態(tài)，功率單元母線(xiàn)電壓Vbus升高，當母線(xiàn)電壓超過(guò)電網(wǎng)電壓的1.1倍時(shí)，CPU根據比較器和相位檢測的結果輸出六路SPWM波形，使逆變塊A中的IGBT工作，通過(guò)輸入電感，電動(dòng)機的再生能量最后通過(guò)移相變壓器回饋到電網(wǎng)，裝置充分利用了移相變壓器對諧波的抵消作用，具有對電網(wǎng)無(wú)諧波污染、功率因數高、控制簡(jiǎn)單、損耗小，返回到電網(wǎng)諧波小于5%.比較器是對兩個(gè)或多個(gè)數據項進(jìn)行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱(chēng)為比較。能夠實(shí)現這種比較功能的電路或裝置稱(chēng)為比較器。比較器是將一個(gè)模擬電壓信號與一個(gè)基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進(jìn)制信號，當輸入電壓的差值增大或減小時(shí)，其輸出保持恒定。

注：1對高壓變頻器而言，輸入電流諧波和輸出電壓諧波是關(guān)鍵指標，這兩項指標經(jīng)國家權威部門(mén)的檢測，均達到國標GB/14549-93和國際IEEEStd519-1992的標準。

2國家權威部門(mén)的檢測共有17項，全部合格，檢測日期是2002年11月。

3國家權威部門(mén)天津發(fā)配電及電控設備檢測所和國家電控配電設備質(zhì)量監督檢驗中心。

4現場(chǎng)試驗情況及運行性能

4.1負載特性試驗

由于副井絞車(chē)提升負載情況比較復雜，因此，在調速階段進(jìn)行了多種試驗，以檢驗變頻器的性能。

4.1.1爬行速度試驗

全程速度為0.25m/s，運行平穩。

4.1.2提升常規物料試驗

全速提升或下放，起車(chē)加速階段、等速、減速、爬行各階段運行良好。

4.1.3提升人員運行試驗全速提升或下放

在起車(chē)加速、勻速、減速、爬行等各階段運行良好。人員在罐籠內乘坐時(shí)，加、減速階段重力增加和失重的感覺(jué)幾乎沒(méi)有，速度控制的各個(gè)階段運行感覺(jué)較為平穩。

4.1.4重載試驗

（1）上提：試驗低速爬行的拖動(dòng)能力。負載在井口時(shí)上提爬行速度約為0.15m/s；下放到井底后再次上提（重物在井底又增加了168×2米鋼絲繩約1噸重），采用合適的低頻補償量后正常起動(dòng)，爬行速度約為0.15m/s.重物上提全程運行時(shí)間由通常負載的54s增加65s，原因是低速爬行速度在重載條件下，爬行速度有所下降（由0.25m/s降為0.15m/s），造成了運行時(shí)間比常規提升重量狀態(tài)下運行時(shí)間有所增加。重物上提速度為5.77m/s（頻率為50.3Hz）；下放速度為5.88m/s（頻率為49.92Hz）。

（2）下放：低速爬行、加速、勻速、減速整個(gè)過(guò)程很正常，符合要求。

重載提升（下放）試驗證明，變頻拖動(dòng)系統提升力矩可滿(mǎn)足系統設計提升力矩要求。

4.2運行性能

（1）電流為雙向流動(dòng)。

（2）抗擾性能強。在提升機的加、減速階段，直流電源電壓的最大動(dòng)態(tài)降落或電壓超調不超過(guò)10%，擾動(dòng)恢復時(shí)間不超過(guò)1秒。

（3）靜態(tài)功率因數穩定，小于5%.

（4）交流側諧波電流小，符合IEEE519規定，小于4%.

（5）變頻器在啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)電流小于1.3倍額定電流。

5結論

蘭花集團唐安煤礦副井采用我公司生產(chǎn)的高壓提升機變頻器調速以后，調速精度高，噪聲污染消失，操作也方便，深受現場(chǎng)操作工的歡迎；更重要的是絞車(chē)運行可靠，而且節電效果顯著(zhù)，具有非常明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。