高壓變頻器在主井提升機(jī)上應(yīng)用

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1、高壓變頻器在主井提升機(jī)上的應(yīng)用摘要：提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要設(shè)備，生產(chǎn)工藝上要求提升機(jī)必須是調(diào)速的，傳統(tǒng)的異步電機(jī)都是采用轉(zhuǎn)子串電阻的方式調(diào)速。四象限矢量控制再生制動型的高壓變頻器，給大功率提升機(jī)調(diào)速帶來了革命性的進(jìn)步。關(guān)鍵詞：四象限高壓變頻器提升機(jī)矢量控制再生制動電阻制動變頻鼠籠電機(jī)一、概述煤礦提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)的四大件設(shè)備之一，在生產(chǎn)中具有非常重要的地位。煤礦主井提升機(jī)主要作用是提煤，特殊情況下可能需要提升工作人員。煤礦提升機(jī)對電氣傳動性能要求非常高，因?yàn)殡姎鈧鲃有阅艿暮脡模瑫绊懨旱V的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重的甚至能影響煤礦的正常生產(chǎn)，煤礦提升機(jī)電氣系統(tǒng)要求可靠性高，調(diào)

2、速特性硬，調(diào)速精度高，四象限運(yùn)行，動態(tài)響應(yīng)速度快，可以準(zhǔn)確制動和定位。目前國內(nèi)的煤礦提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)，這里對直流調(diào)速系統(tǒng)不詳細(xì)分析，主要闡述交流調(diào)速系統(tǒng)。交流調(diào)速系統(tǒng)分為同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和異步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，同步機(jī)主要用交交變頻器調(diào)速，異步電機(jī)主要用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。交直交高壓變頻器進(jìn)入提升系統(tǒng)領(lǐng)域后，同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速發(fā)展趨勢是會統(tǒng)一到交直交高壓變頻調(diào)速。在高壓變頻器領(lǐng)域，中國的民族企業(yè)已經(jīng)走在世界的前列，國產(chǎn)高壓四象限變頻器的性能，已經(jīng)能夠和國際一些大品牌傳動廠商的產(chǎn)品性能相媲美了。在比國外產(chǎn)品具有更高的性價比的前提下，產(chǎn)品逐步得到用

3、戶的認(rèn)可，在國內(nèi)市場的占有率迅速提高。河南神火煤電股份有限公司葛店煤礦在2008年主井?dāng)U建改造時，將原2.5m絞車更換為2JK-3/11.5E絞車，電控系統(tǒng)采用高壓變頻PLC電控系統(tǒng)。二、項(xiàng)目改造慨況1、設(shè)備技術(shù)參數(shù)主機(jī)型號為：2JK-3/11.5E卷筒尺寸：3000mm×1200mm提升速度：3.9m/s卷筒數(shù)量：2個鋼絲繩最大直徑：Φ28mm鋼絲繩最大靜壓力差：90kN盤型閘最大壓力：6.3MPa盤型閘工作壓力：5MPa減速機(jī)型號：ZZDP900A-Ⅲ傳動比：11.257電機(jī)型號：YB630-12額定功率：710kW額定電壓：6kV額定電流：86.4A功率因

4、數(shù)：0.829額定轉(zhuǎn)速：496r/min變頻器型號：HIVERT-YVF06/096額定容量：1000kVA額定輸入電壓：6kV+10%-15%額定輸入頻率：50Hz±10%輸出電壓：0-6kV輸出電流0-96A過載倍數(shù)：200%額定轉(zhuǎn)矩1分鐘控制方式：有速度傳感器的矢量控制變頻器形式：單元串聯(lián)多電平電壓源型運(yùn)行象限：四象限制動方式：再生制動2、一次回路和控制系統(tǒng)一次回路采用變頻一用一備的方式提高整個系統(tǒng)的可靠性。一次回路系統(tǒng)圖如圖2所示。圖2一次回路圖控制系統(tǒng)包括制動系統(tǒng)，即液壓站和盤型閘；井底井口信號系統(tǒng)；自動裝卸載系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)。系統(tǒng)之間的相互關(guān)系如圖3所

5、示。控制系統(tǒng)中的裝卸載系統(tǒng)、井底井口信號系統(tǒng)及液壓站系統(tǒng)和所有的絞車控制系統(tǒng)中使用的區(qū)別不大，主要是傳動系統(tǒng)和傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻方式有很大的區(qū)別。3、變頻調(diào)速和轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的比較1）變頻調(diào)速和轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的比較目前國內(nèi)交流調(diào)速的主流，還是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速占比重較小，而且主要還是同步機(jī)的交交變頻調(diào)速，國內(nèi)的四象限交直交高壓變頻器調(diào)速技術(shù)是在2005年后發(fā)展起來的新技術(shù)，并且產(chǎn)品迅速成熟，很快成為未來提升機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢，表1是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和變頻調(diào)速的比較。表1轉(zhuǎn)子串電阻和變頻調(diào)速的比較由以上的比較我們可以看出，在煤礦提升機(jī)上應(yīng)用變頻器，必然是發(fā)展的大趨

6、勢。2）變頻器傳動系統(tǒng)采用具有國際先進(jìn)技術(shù)的帶編碼器的矢量控制、四象限運(yùn)行、再生制動的交直交高壓變頻器。該變頻器具有低頻下啟動力矩大，適合恒轉(zhuǎn)矩重載啟動型負(fù)載。而主井的提升機(jī)正是這種負(fù)載。電機(jī)采用變頻鼠籠電機(jī)，電機(jī)具有獨(dú)立供電的散熱風(fēng)機(jī)，使得電機(jī)的散熱不受電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，散熱風(fēng)機(jī)受電控系統(tǒng)控制，電機(jī)啟動的同時啟動散熱風(fēng)機(jī)。HIVERT-YVF系列高壓變頻器采用的是和通用高壓變頻器基本一致的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為移相整流單元串聯(lián)多電平PWM電壓源電流控制型高壓變頻器。HIVERT-YVF采用轉(zhuǎn)子帶速度反饋的矢量控制技術(shù)。在轉(zhuǎn)子磁場定位坐標(biāo)下電機(jī)定子電流分解成勵磁電流與轉(zhuǎn)矩電

7、流。維持勵磁電流不變，控制轉(zhuǎn)矩電流也就控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。電機(jī)轉(zhuǎn)速采用閉環(huán)控制。實(shí)際運(yùn)行中給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值通過PID調(diào)節(jié)生成轉(zhuǎn)矩電流IT。經(jīng)過矢量變換將IT、IM變換為電機(jī)三相給定電流Ia*、Ib*、Ic*，它們與電機(jī)運(yùn)行電流相比較生成三相驅(qū)動信號。HIVERT-YVF系列變頻器采用的是有速度傳感器的矢量控制。因?yàn)椴捎昧怂俣群洼敵鲭娏麟p閉環(huán)控制，所以電機(jī)的調(diào)速特性非常硬，并且具備額定功率的能量回饋能力，實(shí)現(xiàn)變頻器拖動電機(jī)的急起急停，功率單元是一個輸入側(cè)由濾波環(huán)節(jié)、快熔和緩沖環(huán)節(jié)組成，這些環(huán)節(jié)為功率單元的整流、充電和有源逆變提供了保證。輸入濾波環(huán)節(jié)，濾除了IGB

8、T開關(guān)產(chǎn)生的高次諧波，減