【摘 要】高壓變頻器已廣泛應(yīng)用于各種工礦企業(yè)，以其高效、節(jié)能、維修量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到廣大用戶的一致好評。而在礦井絞車提升系統(tǒng)中高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)相比較以往的電機(jī)串聯(lián)電阻八級調(diào)速有著明顯的安全可靠性，即提高絞車提升能力又在節(jié)能降耗方面效果顯著。

【關(guān)鍵詞】變頻器 調(diào)速系統(tǒng) 提升絞車

一、朱莊礦新副井提升絞車高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成

高壓變頻器 + 三相異步電動機(jī) + 絞車本體 + 操作臺 + PLC行程控制和操作控制 + 三線制監(jiān)視保護(hù)和安全回路 + 觸摸屏 + 上位管理計(jì)算機(jī)

二、控制原理

（一）系統(tǒng)控制。高壓變頻器通過運(yùn)用矢量控制技術(shù)運(yùn)用轉(zhuǎn)子帶速度反饋的方式實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，通過把電機(jī)電子電流分解成為兩種電流，勵磁電流、轉(zhuǎn)矩電流，其中在勵磁電流保持不變的情況下通過對轉(zhuǎn)矩電流的控制，采用閉環(huán)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在PID的調(diào)節(jié)下，把實(shí)際轉(zhuǎn)速與現(xiàn)實(shí)操作中的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，把兩者之間的差值轉(zhuǎn)變成為轉(zhuǎn)矩電流IT，最后通過矢量控制將IT、IM轉(zhuǎn)換為電流，使其與電機(jī)運(yùn)行電流比較生成三相驅(qū)動信號。

（二）控制主回路。高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，主電路開關(guān)元件為IGBT。高壓變頻器采用功率單元串聯(lián)，疊波升壓，如下圖所示。

（三）疊加單元。單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波輸出，相輸出Y接，中性點(diǎn)懸浮，得到三相可變化平率的高壓電源，朱莊礦新副井高壓6kV變頻器系列每相6個(gè)單元，這樣可使輸出諧波含量減弱，最終到達(dá)驅(qū)動電機(jī)的波形為正弦波，這種波形接近完美。

（四）功率單元。功率單元主要通過IGBT來實(shí)現(xiàn)同步整流，在使用同步整流控制器時(shí)要對單元電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行檢測，而電網(wǎng)輸入電壓相位的確定是通過鎖相控制技術(shù)得到的，只有通過對整流逆變開關(guān)管所構(gòu)成的相位與電網(wǎng)電壓的相位差的控制，才能控制電功率在電網(wǎng)與功率單元之間的流向。主要表現(xiàn)為兩種形式，當(dāng)電網(wǎng)電壓相位超過逆變相位時(shí)，由電網(wǎng)把電功率提供給功率單元；如果逆變相位超前，這時(shí)候就由功率單元把電能回饋給電網(wǎng)。而電功率大小與相位差之間成正比例的關(guān)系。單元電壓決定著電功率的大小和流動方向，就拿同步整流作為例子來說，可以把整流側(cè)看作是一個(gè)穩(wěn)壓電源，電網(wǎng)、逆變相位差與電功率的大小、方向相對應(yīng)，根據(jù)對單元電壓、整定值之間偏差的控制，通過PID的調(diào)節(jié)生成。

（五）速度控制。根據(jù)控制功能的要求，系統(tǒng)使用編碼器3臺，2臺軸編碼器（PG1、PG2）裝于主滾筒上，1臺軸編碼器（PG3）裝于電機(jī)非軸承端。軸編碼器PG1信號進(jìn)入主控PLC1，主要完成以行程為變量的S形曲線速度給定功能，軸編碼器PG2信號進(jìn)入主控PLC2，作為兩路完全獨(dú)立的行程和速度監(jiān)測信號，PLC1、PLC2、進(jìn)行行程和速度參數(shù)的相互比較，實(shí)現(xiàn)PG1、PG2的相互監(jiān)視。軸編碼器PG3信號輸入變頻器，用于閉環(huán)調(diào)速控制。

（六）運(yùn)行方式的控制。手動控制，司機(jī)可通過手柄控制提升速度在選定速度范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，同時(shí)要受到行程控制器的限制；半自動控制，在半自動運(yùn)行邏輯正常時(shí)，司機(jī)可通過按鈕，讓提升完成一個(gè)提升循環(huán)，并具開車閉鎖；具有自動選擇方向，確定運(yùn)行速度等功能；全自動控制，在滿足自動運(yùn)行邏輯下，電控系統(tǒng)根據(jù)信號系統(tǒng)的信號自動確定運(yùn)行方向、運(yùn)行速度，自動完成一個(gè)工作周期內(nèi)的啟動、加速、減速、停車等功能；檢修運(yùn)行控制，只允許手動操作，速度不大于2m/s；慢速運(yùn)行控制，允許手動操作或操作專設(shè)的慢速運(yùn)行按鈕，慢動速度在0.3--0.5m/s；應(yīng)急運(yùn)行控制 在監(jiān)控計(jì)算機(jī)、監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí)，提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)低速故障運(yùn)行，速度不大于2m/s；停車點(diǎn)旁路運(yùn)行控制，能用轉(zhuǎn)換開關(guān)旁路停車控制點(diǎn)，以便檢修時(shí)使用；過卷旁路運(yùn)行控制，如在檢修時(shí)，能用轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)人為過卷、速度限定在0.3m/s以下。如若正常提升時(shí)，人為過卷不復(fù)位不能開車；其他特殊工況運(yùn)行控制。

三、提升絞車高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（一）保護(hù)完善，增加了絞車提升的安全可靠性；

（二）輸出電流曲線平滑，絞車運(yùn)行平穩(wěn)；

（三）可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行方式，針對不同的用途，可供選擇的運(yùn)行方式較多，能滿足不同工況的需求；

（四）節(jié)能降耗，降低電力成本的投入。

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