交交變頻器在交流提升機(jī)控制系統(tǒng)的研究中的應(yīng)用

摘要：通過SIMOREGK6RA24全數(shù)字直流調(diào)速裝置的運(yùn)用實(shí)踐，根據(jù)交交變頻器主電路和基本控制的特點(diǎn)，提出一構(gòu)成交流提升機(jī)全數(shù)字拖動(dòng)控制系統(tǒng)的方法，對(duì)其主電路接線及

控制部分進(jìn)行論述。

Abstract: By means of operational practice of SIMOREG K 6RA24 full digital DC governer unit,according to main circuit of AC/AC FC and fundamental control feature, a method of constitute AC lift with full digital draw control system was raised,and its main circuit connection and control part were discussed.

關(guān)鍵詞：低頻制動(dòng)交交變頻全數(shù)字控制Keywords:Low- frequency brake， AC/AC FC， Full digital control

1引言

礦井提升機(jī)所使用的交流繞線式電動(dòng)機(jī)通常是靠切換其轉(zhuǎn)子電阻來(lái)進(jìn)行調(diào)速的。但電動(dòng)機(jī)依靠轉(zhuǎn)子電阻獲得的低速，其運(yùn)行特性較軟。當(dāng)提升容器通過給定的減速點(diǎn)時(shí)，由于負(fù)載的不同，而將得到不同的減速度，不能達(dá)到穩(wěn)定的低速爬行，最后導(dǎo)致停車位置不準(zhǔn)，不能正常裝卸載。通過操作人員同時(shí)施用機(jī)械閘，利用閘制動(dòng)和電機(jī)拖動(dòng)的合成特性來(lái)得到要求的減速度及低速爬行。這樣做，不僅耗電量大，閘瓦磨損大，而且操作人員工作非常緊張，安全性、可靠性差。

晶閘管串級(jí)調(diào)速自動(dòng)化提升機(jī)，可以獲得較好的控制特性。但電控設(shè)備多、容量大。為獲得減速階段的制動(dòng)力矩，還需一套動(dòng)力制動(dòng)裝置，因而使系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加。特別是對(duì)于500kW以上的繞線電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子電壓約為700V左右，使晶閘管裝置的選擇帶來(lái)困難。

當(dāng)交流提升機(jī)只采用動(dòng)力制動(dòng)時(shí)，減速爬行階段就要出現(xiàn)制動(dòng)-電動(dòng)、電動(dòng)-制動(dòng)的多次轉(zhuǎn)換，才能獲得平均的、而非平穩(wěn)的爬行速度，能滿足爬行距離較長(zhǎng)的提升機(jī)。這種方法要求主減速器有兩個(gè)主軸，并增加氣囊離合器，增加了機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造過程的復(fù)雜性。動(dòng)力制動(dòng)的最大弱點(diǎn)是不能提供正力矩。當(dāng)系統(tǒng)需要低速正力爬行時(shí)，要從動(dòng)力制動(dòng)轉(zhuǎn)換到高壓狀態(tài)工作，實(shí)行爬行階段二次給電的脈沖爬行。這種方法機(jī)械特性較軟，不易控制。

采用低頻制動(dòng)，即將電動(dòng)機(jī)定子繞組從三相電網(wǎng)(6kV，50Hz)上斷開后，接至電壓相序相同的低頻電源上。提升機(jī)低頻拖動(dòng)在減速階段使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在再生發(fā)電制動(dòng)區(qū)內(nèi)，在爬行階段運(yùn)行電動(dòng)區(qū)內(nèi)。并且，提升電動(dòng)機(jī)由制動(dòng)狀態(tài)到電動(dòng)狀態(tài)是自然過渡的。交交變頻器作為一種在大功率、低速范圍內(nèi)得到很好應(yīng)用的交流調(diào)速方案，其頻率范圍容易調(diào)節(jié)，作為低頻電源適用于各種作業(yè)的交流提升機(jī)。而數(shù)字化是現(xiàn)代傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制是交流提升機(jī)自動(dòng)化的新課題。

2交-交變頻器

交交變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種不經(jīng)過中間直流環(huán)節(jié)，直接將較高固定頻率的電壓變換為頻率較低而可變輸出電壓的變頻調(diào)速系統(tǒng)。其每一相均由兩組(正、負(fù)組)三相全波變流器反并聯(lián)構(gòu)成。輸出的整流電壓為：

Ud=Ud0cosαp=-Ud0cosαN(1)

式中：αP——正組整流器控制角;

αN——負(fù)組整流器控制角;

Ud0——α=0°輸出電壓平均值。

交交變頻器輸出電壓的基波為正弦波，即：

Ud=Udmsinω1t(2)

則

cosαP=(Udm/Ud0)sinω1t=ksinω1t(3)

式中：k——輸出電壓比，k=Udm/Ud0;

ω——輸出電壓基波的角頻率。

通過改變正、負(fù)兩組整流器觸發(fā)角的頻率，即可改變輸出電壓的頻率;改變輸出電壓比k值，即可改變輸出電壓值。

交交變頻器通過兩組反并聯(lián)的晶閘管交替工作來(lái)產(chǎn)生一相低頻的交流電壓供給負(fù)載，存在環(huán)流問題。在可逆直流傳動(dòng)中采用的工作方式(如邏輯無(wú)環(huán)流、錯(cuò)位無(wú)環(huán)流、可控環(huán)流)一般在交交變頻器中均可適用。交交變頻器的主電路及基本控制部分可采用直流傳動(dòng)的相同組件和技術(shù)。

3主電路接線及其特點(diǎn)

SIMOREGK6RA24是SIEMENS生產(chǎn)的一種緊湊式三相交流直接供電的全數(shù)字直流調(diào)速裝置，設(shè)計(jì)電流范圍15A～120A。其基于高性能的16位微處理器，采用參數(shù)組態(tài)方式用軟件實(shí)現(xiàn)調(diào)速傳動(dòng)控制系統(tǒng)的各種控制功能，具有較高技術(shù)水平。該全數(shù)字交交變頻系統(tǒng)采用三臺(tái)6RA24構(gòu)成，主電路為三相橋式，速度-電流雙閉環(huán)控制，邏輯無(wú)環(huán)流工作方式。外環(huán)為速度環(huán)，實(shí)現(xiàn)精確的速度控制，內(nèi)環(huán)為3個(gè)電流環(huán)，以滿足三相電流的平衡和協(xié)調(diào)配合，對(duì)三相電流進(jìn)行交流調(diào)制以使輸出電流波形為正弦波。主電路接線如圖1所示。

圖1交交變頻器主電路接線圖