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行业动态
矿井提升机对高压变频技术的应用
发布时间:2018-6-29 14:23:00   来源:杭州三科变频科技有限企业   人气值:

1、义煤丰源煤业提升机电控系统现状

义煤丰源煤业当前使用的矿井提升机之中,超过一半的是通过异步电动机转子串电阻调速方式运行,关于电控系统,主要存在传统的TKD系统以及2011年升级的工业控制机控制,同时还涉及PLC系统。经过升级优化之后的电控系统有了明显的改观,其先进性与安全性能等均有了非常明显的提升,然而,其依旧通过转子串电阻的方式来进行调速,具有一系列的不足之处,例如消耗电能相对较高,工作效率相对较低,同时,其调速不平滑。该矿新建井2m矿井提升机的电控系统在选型过程中兼顾到现场的具体工况,另外,还分析了可靠性、安全性、节约能源等诸多方面,对各种调速方式进行了细致的比较分析,通过仔细深入的研究发现,相对比来说,变频调速具有非常良好的优势。除此之外,该矿购置了某企业制造的高压变频器(GBP-H系列),具有相对较大的功率。

2、高压变频器的主要特点分析

高压变频器使用了较为高级的矢量控制技术、功率单元串联叠波技术等相关技术手段,同时还引入了较为新颖的界面(通过中文就能够进行操作),具有诸多方面的优点,具有非常优越的性能,非常便于操作,还具有相对较高的可靠性,除了这些外,其低速运行转矩大,实现了四象限运行,能够非常迅速地做出响应,不仅如此,该变频器还具有良好的电源输入、输出性能,其用户界面非常友好,且具有相对较高的效率与可靠性。

3、变频器的基本原理分析

3.1主电路

该变频器通过交-直-交直接高压方式,IGBT是其主电路开关。但该原件的耐压存在一定的限制,所以,其不能直接逆变输出6kV,另外,其均压难度大、开关频率高,正是这些原因,使其不能实现直接串联。具体来讲,对于变频器而言,其通过功率单元串联,叠波升压,很好地发挥了其先进技术,正是这方面的原因,其可靠性非常高。在这里,提供电源给功率单元的变压器,其副边绕组间存在一定相位差,使其将多数谐波电流消除,因而,输入电流的总谐波含量相对较小,明显比国标低(国标为5%),同时,其输入功率因数还可以保持在1附近。除上述外还有,其输出通过把若干三相输入、单相输出的低压功率单元串联叠波而获得。

3.2功率单元

通过上面的图形大家可以得知,R、S、T输入电源端与二次线圈的三相低压输出进行连接,三相二极管全波整流为直流环节电容充电,其电压供单相H形桥式逆变电路使用。就功率单元来讲,其主要是利用光纤来实现对信号的接收,通过PWM方式,来控制Q1~Q4IGBT,然后输出单相脉宽调制波形。此时需要注意的一个问题是,各单元只有3种输出电压状态,具体如下所示:在导通Q1与Q4的时候,L1与L2的输出电压状态是1,而在导通Q2与Q3的时候,上述两者的状态是-1,在导通Q2与Q4或Q1与Q3的时候,它们的状态是0。而功率单元有源逆变能量回馈作用,电机处于制动状态下,当电容器上的直流电压达到既定条件时,电源发生有源逆变,就会发生能量转换,具体来说,即把电机与它的负载的机械能变成电能,然后反馈给电网。

3.3控制系统

其包括控制器,IO板与人机界面三部分内容。其中,对于控制器来说,其主要包括电源板、主控板以及信号板各1块,还包括光纤板3块。对于光纤板来说,其主要是利用功率单元和光纤来实现信号的传递,各个光纤板能够对以上的全部单元进行控制。其负责将工作模式或脉宽调制(PWM)信号发给单元,具有周期性。单元主要是利用光纤来实现其触发指令与状态信号的接收,同时,当发生故障的时候还会将相应的信号发给光纤板。

对于信号板来说,其主要是负责对输出电压等诸多方面的信号进行采集,把模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号主要是用来实现对变频器的保护与控制,此外还将其提供给主控板数据采集。对主控板来说,其通过高速单片机,来实现对电机的控制,通过正弦波空间矢量方式形成脉宽调制的三相电压指令。利用RS232通讯口来实现信息交换,提供变频器的状态参数,并接受人机界面主控板的参数设置。对人机界面来说,其主要是将界面(全中文操作,非常友好)提供给用户,主要是用来实现数据处理以及和外界的通讯,能够通过上位监控的方式完成对变频器的网络化控制。利用IO接口板与主控板通讯获得的信息,将各种运行参数计算出来,例如功率、电流等,同时完成对电机的保护。主要是利用RS232与RS485通讯口来分别实现和主控板、IO接口板的相连,对变频器的实时状况进行监控。

3.4优良的保护功能

第一,主要有四种速度保护,具体来说,包括减速段过速,等速段超速,接近井口2m/s限速,速度监视保护。第二,主要有四种行程保护:外部过卷,程序内过卷,轴编码器损坏,反转保护。第三,主要有五种系统保护:松绳保护,闸瓦磨损,润滑油欠压等。除此之外,还具有八种附加保护,整体上包括主令零位,工作闸零位等。因此,可以看出,这一个系统具有非常好的保护功能。

4、结语

高压变频技术逐渐引入到矿井之中,尤其是在矿井提升机之中,其应用显得愈发广泛,同时充当的角色也越来越重要。尽管高压变频技术需要投入相对较高的经费,然而,利用三至四年的时间,其通过节约电能带来的效率就能够抵消所需的成本,另外,其在很大程度上改善了煤矿的生产环境条件,降低了工人的劳动强度。到目前为止,该企业仍然存在一般的矿井未引入变频调速技术,所以,该矿的发展以及节能潜力非常大。

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