浅谈高压提升机变频器在煤矿副井上的应用

另外，控制器与功率单元之间采用多通道光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有很好的抗电磁干扰性能，并且各个功率单元的控制电源采用一个独立于高压系统的统一控制器，方便调试、维修、现场培训，增强了系统的可靠性。

3.6控制电源

控制器有一套独立于高压电源的供电体系，在不加高压的情况下，设备各点的波形与加高压情况基本相似，给整机可靠性、调试、培训带来了很大方便。

系统采用三次谐波补偿技术提高了电源电压利用率，利用了调制信号预畸变技术，使电压利用率近似于1.系统还采用了先进的载波移相技术，它的特点是单元输出的基波相叠加、谐波彼此相抵消。所以串联后的总输出波形失真特别小。多个单元迭加后的理论输出波形如图4所示（图中是六单元叠加）。


图4 6个单元输出叠加后的波形

3.7基本控制功能及特点

3.7.1直流制动

本提升机用变频器，直流制动对提升系统的安全运行起到重要作用，当重车在中间停车时，PLC检测到停机信号后给控制器发出信号，让提升机由高速平滑地降到低速，然后由控制器发出直流制动信号，使提升机停止，待PLC检测到机械制动起作用的信号后，PLC发出信号让控制器去掉直流制动信号，使提升机靠机械抱闸一类的装置起作用。启动时，先对提升机施加一直流制动信号，PLC检测到机械抱闸信号后发出信号给控制器去掉直流制动信号，然后由控制器加上启动电压让提升机开始转动。

3.7.2运行速度的控制

为了减少运行过程中的机械冲击，在提升机启动和停止过程中，做到加速度连续，因不同的频率，对应不同的加减速速率，在本装置的控制中，将不同频率时的加减速速率规划成一个表格，运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率，使提升机平滑运行，减少机械冲击。

3.7.3自动限速保护

在运行到终点时，由限速开关给出减速信号，PLC检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。提升机带有测速发电机，当测速发电机给出超速信号，PLC检测该信号发送给控制器，进入自动减速运行。PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

3.7.4再生能量处理


图5 再生能量处理示意图

再生能量通过功率单元来处理，见图5所示。电机处于发电状态，功率单元母线电压Vbus升高，当母线电压超过电网电压的1.1倍时，CPU根据比较器和相位检测的结果输出六路SPWM波形，使逆变块A中的IGBT工作，通过输入电感，电动机的再生能量最后通过移相变压器回馈到电网，装置充分利用了移相变压器对谐波的抵消作用，具有对电网无谐波污染、功率因数高、控制简单、损耗小，返回到电网谐波小于5%.比较器是对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。

注：1对高压变频器而言，输入电流谐波和输出电压谐波是关键指标，这两项指标经国家权威部门的检测，均达到国标GB/14549-93和国际IEEEStd519-1992的标准。

2国家权威部门的检测共有17项，全部合格，检测日期是2002年11月。

3国家权威部门天津发配电及电控设备检测所和国家电控配电设备质量监督检验中心。

4现场试验情况及运行性能

4.1负载特性试验

由于副井绞车提升负载情况比较复杂，因此，在调速阶段进行了多种试验，以检验变频器的性能。

4.1.1爬行速度试验

全程速度为0.25m/s，运行平稳。

4.1.2提升常规物料试验

全速提升或下放，起车加速阶段、等速、减速、爬行各阶段运行良好。

4.1.3提升人员运行试验全速提升或下放

在起车加速、匀速、减速、爬行等各阶段运行良好。人员在罐笼内乘坐时，加、减速阶段重力增加和失重的感觉几乎没有，速度控制的各个阶段运行感觉较为平稳。

4.1.4重载试验

（1）上提：试验低速爬行的拖动能力。负载在井口时上提爬行速度约为0.15m/s；下放到井底后再次上提（重物在井底又增加了168×2米钢丝绳约1吨重），采用合适的低频补偿量后正常起动，爬行速度约为0.15m/s.重物上提全程运行时间由通常负载的54s增加65s，原因是低速爬行速度在重载条件下，爬行速度有所下降（由0.25m/s降为0.15m/s），造成了运行时间比常规提升重量状态下运行时间有所增加。重物上提速度为5.77m/s（频率为50.3Hz）；下放速度为5.88m/s（频率为49.92Hz）。

（2）下放：低速爬行、加速、匀速、减速整个过程很正常，符合要求。

重载提升（下放）试验证明，变频拖动系统提升力矩可满足系统设计提升力矩要求。

4.2运行性能

（1）电流为双向流动。

（2）抗扰性能强。在提升机的加、减速阶段，直流电源电压的最大动态降落或电压超调不超过10%，扰动恢复时间不超过1秒。

（3）静态功率因数稳定，小于5%.

（4）交流侧谐波电流小，符合IEEE519规定，小于4%.

（5）变频器在启动过程中，启动电流小于1.3倍额定电流。

5结论

兰花集团唐安煤矿副井采用我公司生产的高压提升机变频器调速以后，调速精度高，噪声污染消失，操作也方便，深受现场操作工的欢迎；更重要的是绞车运行可靠，而且节电效果显着，具有非常明显的经济效益和社会效益。