高压变频器在矿井提升机电控系统上的应用

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1、第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集高压变频器在矿井提升机电控系统上的应用刘广周，聂书奎，刘子成(河南神火煤电股份有限公司，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会河南永城476600)摘要：提升机是煤矿生产的主要设备，生产工艺上要求提升机妊须是调速的，传统的异步电机都是采用转子串电阻的方式调速．四象限矢量控制再生制动型的高压变频器，给大功率提升机调速带来了革命性的进步．关键词：四象限；高压变频器；提升机；矢量控制；再生制动；鼠茏电机1概述煤矿提升机在矿井生产中具有非常重要的地位。而提

2、升机对电气传动性能要求非常高，因为电气传动性能的好坏。会影响煤矿的生产和安全，煤矿提升机电气系统要求可靠性高，调速特性硬，调速精度高，四象限运行，动态响应速度快，可以准确制动和定位。目前国内的煤矿提升机调速系统主要有直流调速系统和交流调速系统，这里对直流调速系统不详细分析，主要阐述交流调速系统。交流调速系统分为同步机调速系统和异步机调速系统，同步机主要用交交变频器调速，异步电机主要用转予串电阻调速。交直交高压变频器进入提升系统领域后，同步机和异步机调速的发展趋势是统一到交直交高压变频调速方式。河南神火煤电股份有限公司葛店煤

3、矿在08年主井扩建改造时，将原2．5m绞车更换为2．JK-3／11．5E绞车，电控系统采用高压变频PLC电控系统。2设备技术参数主机型号为：2．JK-3／11．5E卷筒尺寸：3000mX1200mm提升速度：0-6．88m／s卷筒数量：2#-钢丝绳最大直径：◇36舳钢丝绳最大静压力差：90kN盘型闸最大压力：6．3MPa盘型闸工作压力：5MPa减速机型号：ZZDP900A-III传动比：11．257电机型号：YB630-12第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议285暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集额定功率：7

4、10kW额定电压：6kV额定电流：86．4A功率因数：0．829额定转速：496r／min变频器型号：HIVERT-wF06／096额定容量：1000kVA额定输入电压：6kV+10％-15％额定输入频率：50Hz4-10％输出电压：0—6kv输出电流0-96A过载倍数：200％额定转矩1分钟控制方式：有速度传感器的矢量控制变频器形式：单元串联多电平电压源型运行象限：四象限制动方式：再生制动主提升系统如图l所示。7图I主提升系统图轨仓丝绳286笫19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文

5、集3一次回路和控制系统一次回路采用变频一用一备的方式提高整个系统的可靠性。一次回路系统图如图2所示。颓电哺蝴输N摊礁翅硝拒l#黼翻变贼臻单j葩输出黜‘yU[l、h／V§j7、，LI⋯f习Lh二_<惟／V．<瞧N—r1l卞卞l。枣。I摊I●-‘主I蓉嚣主I馨；-：皇嚣基，蓍盂●制r尊基，霎曩7主i善守●州主i茎，7一JI--'，#t葶蛆萋善～网。一JI一'7图2一次回路图控制系统包括制动系统，即液压站和盘型闸；井底井口信号系统；自动装卸载系统和传动系统。系统之间的相互关系如图3所示。控制系统中的装卸载系统、井底井口信号系统及

6、液压站系统和所有的绞车控制系统中使用的区别不大，主要是传动系统和传统的转子串电阻方式有很大的区别。图3控制系统3．1变频调速和转子串电阻调速的比较目前国内交流调速的主流，还是转子串电阻调速，变频调速占比重较小，而且主要还是同步机的交交变频调速，国内的四象限交直交高压变频器调速技术主要是在2005年后发展起来的新技术，并且产品迅速成熟，很快成为未来提升机调速的发展趋势，表1是转子串电阻调速和变频调速的比较。第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议287暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集表l转子串电阻和变频调速的比较序

7、项目转子串电阻调速变频调速号加减速时加减速时间随负载变化而变化，与绞加减速时间恒定不随负载变化，与l车司机操作熟练程度有关，容易产生司机操作无关，提高了生产效率间减速段超速，过卷等问题2机械冲击加减速、爬行段机械冲击大无机械冲击启动时对电网冲击大，为额定电流的2启动时输出电流为额定1．2倍左_4倍，在减速段和爬行段对电网冲击右，网侧电流小于等于电机额定电3电网冲击大流，等速段、减速段、爬行段无输出电流冲击，启动时网侧电流为额定电流的0．3--0．4倍，无冲击低速爬行主要靠抱闸控制，不稳定；速度闭环控制，低速爬行稳定；可4低

8、速爬行调绳、检绳、对罐操作复杂以在O．1m／s的低速平稳运行操作复杂，司机劳动强度大，过减速操作简单、容易，劳动强度小5司机操作点后速度由司机手动控制减速和重物下放主要靠电阻制动和机再生制动，能量回馈到电网，节约6制动方式械抱闸能源不节能，调速时电阻上的转差功率耗系统节能明显，一般在10％-30％以7系