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，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時具有很好的抗電磁干擾性能，并且各個功率單元的控制電源采用一個獨立于高壓系統(tǒng)的統(tǒng)一控制器，方便調試、維修、現(xiàn)場培訓，增強了系統(tǒng)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、培訓帶來了很大方便。

系統(tǒng)采用三次諧波補償技術提高了電源電壓利用率，利用了調制信號預畸變技術，使電壓利用率近似于1.系統(tǒng)還采用了先進的載波移相技術，它的特點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個單元輸出疊加后的波形

3.7基本控制功能及特點

3.7.1直流制動

本提升機用變頻器，直流制動對提升系統(tǒng)的安全運行起到重要作用，當重車在中間停車時，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)出直流制動信號，使提升機停止，待PLC檢測到機械制動起作用的信號后，PLC發(fā)出信號讓控制器去掉直流制動信號，使提升機靠機械抱閘一類的裝置起作用。啟動時，先對提升機施加一直流制動信號，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信號，然后由控制器加上啟動電壓讓提升機開始轉動。

3.7.2運行速度的控制

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

3.7.3自動限速保護

在運行到終點時，由限速開關給出減速信號，PLC檢測到減速信號后發(fā)送給控制器，由控制器啟動自動減速程序，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，進入自動減速運行。PLC主要是指數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機械的生產過程。也是公共有限公司、電源線車等的名稱縮寫?？删幊踢壿嬁刂破?，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。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

再生能量通過功率單元來處理，見圖5所示。電機處于發(fā)電狀態(tài)，功率單元母線電壓Vbus升高，當母線電壓超過電網(wǎng)電壓的1.1倍時，CPU根據(jù)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，通過輸入電感，電動機的再生能量最后通過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)無諧波污染、功率因數(shù)高、控制簡單、損耗小，返回到電網(wǎng)諧波小于5%.比較器是對兩個或多個數(shù)據(jù)項進行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關系及排列順序稱為比較。能夠實現(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號，當輸入電壓的差值增大或減小時，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鍵指標，這兩項指標經國家權威部門的檢測，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國家權威部門天津發(fā)配電及電控設備檢測所和國家電控配電設備質量監(jiān)督檢驗中心。

4現(xiàn)場試驗情況及運行性能

4.1負載特性試驗

由于副井絞車提升負載情況比較復雜，因此，在調速階段進行了多種試驗，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(wěn)。

4.1.2提升常規(guī)物料試驗

全速提升或下放，起車加速階段、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，加、減速階段重力增加和失重的感覺幾乎沒有，速度控制的各個階段運行感覺較為平穩(wěn)。

4.1.4重載試驗

（1）上提：試驗低速爬行的拖動能力。負載在井口時上提爬行速度約為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，爬行速度約為0.15m/s.重物上提全程運行時間由通常負載的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），造成了運行時間比常規(guī)提升重量狀態(tài)下運行時間有所增加。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、減速整個過程很正常，符合要求。

重載提升（下放）試驗證明，變頻拖動系統(tǒng)提升力矩可滿足系統(tǒng)設計提升力矩要求。

4.2運行性能

（1）電流為雙向流動。

（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態(tài)降落或電壓超調不超過10%，擾動恢復時間不超過1秒。

（3）靜態(tài)功率因數(shù)穩(wěn)定，小于5%.

（4）交流側諧波電流小，符合IEEE519規(guī)定，小于4%.

（5）變頻器在啟動過程中，啟動電流小于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(xiàn)場操作工的歡迎；更重要的是絞車運行可靠，而且節(jié)電效果顯著，具有非常明顯的經濟效益和社會效益。