四象限高壓變頻器在鐵礦提升機(jī)上的應(yīng)用

3.6 JD-BP37-315T主要性能指標(biāo)

變頻器功率315 kW

額定輸出電流37.8 A

輸入頻率50 依5 Hz

額定輸入電壓6 kV

允許電壓波動原20%耀垣15%

輸入功率因數(shù)逸0.96

輸出頻率范圍0~50 Hz

輸出電壓范圍0~6 kV

頻率分辨率0.01 Hz

加速時(shí)間可由用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定

減速時(shí)間可由用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定

變頻器效率逸96%

過載能力150%以下和180%連續(xù)運(yùn)

行1 min，200%允許1.5 s

防護(hù)等級IP20

4 基本控制功能

4.1 運(yùn)行速度的控制

因不同的頻率，對應(yīng)不同的加減速速率，為了減少運(yùn)行過程中的機(jī)械沖擊，在提升機(jī)啟動和停止過程中，做到加速度連續(xù)，在本裝置的控制中，將不同頻率時(shí)的加減速速率規(guī)劃成一個(gè)表格，運(yùn)行中用查表的方法確定對應(yīng)頻率時(shí)的加減速速率，使提升機(jī)平滑運(yùn)行，減少機(jī)械沖擊。

4.2 自動減速功能

在運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，由減速開關(guān)給出減速信號，PLC檢測到減速信號后發(fā)送給控制器，由控制器啟動自動減速程序，使工作頻率按設(shè)定要求逐步變?yōu)榈退龠\(yùn)行。這對于多偏口的礦井來講是很有好處的，不須人工控制速度，不會因?yàn)椴僮鞣矫娴脑蚴固嵘龣C(jī)偏離偏口。

4.3 再生能量處理

再生能量通過功率單元來處理，如圖4所示。

電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，功率單元直流母線電壓Vbus升高，當(dāng)母線電壓超過電網(wǎng)電壓的1.1倍時(shí)，CPU根據(jù)比較器和相位檢測的結(jié)果輸出6 路SPWM 波形，使逆變塊A中的IGBT工作，電動機(jī)的再生能量通過輸入電感和移相變壓器回饋到電網(wǎng)。

5 變頻調(diào)速系統(tǒng)對原調(diào)速系統(tǒng)的改造

為了確保安全可靠，讓變頻調(diào)速系統(tǒng)與原調(diào)速系統(tǒng)并存，互為備用，隨時(shí)可以切換。為了讓操作者不改變操作習(xí)慣，電控操作系統(tǒng)還是采用原老式操作系統(tǒng)，工、變頻系統(tǒng)都用原操作機(jī)構(gòu)操作，如圖5所示。

5.1 主回路改造

主回路改造如圖6所示。

圖6中虛線框內(nèi)為工、變頻切換柜。柜內(nèi)兩路輸入，一路輸出，隔離刀閘K3為變頻器輸出，直接接電機(jī)，隔離刀閘K2為工頻輸出，K1為變頻器輸入。K1、K3與K2互鎖;K4為單刀雙擲開關(guān)，用變頻時(shí)需打到變頻一側(cè)將電機(jī)轉(zhuǎn)子短接;用工頻時(shí)，需打到工頻一側(cè)，將轉(zhuǎn)子串入電阻。轉(zhuǎn)換極為方便，新老系統(tǒng)互為備用，提高了系統(tǒng)的可靠性。

5.2 控制回路改造

由于原電控操作柜未做改造，因此變頻器做了一套遠(yuǎn)控裝置用做工、變頻控制回路的切換裝置。遠(yuǎn)控裝置內(nèi)用7個(gè)雙刀雙擲開關(guān)作為正、反轉(zhuǎn)和五段速的切換部件，其原理如圖7所示。

圖7中，虛線方框內(nèi)表示的是一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)，LK3、LK4 分別表示主令控制器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)觸頭，LK5、LK6、LK7、LK9、LK11分別表示主令控制器的5個(gè)擋位觸頭。

所有控制開關(guān)切換至變頻位置時(shí)，7組變頻器控制線與主令控制器對應(yīng)觸頭接通，相應(yīng)工頻控制線與主令控制器對應(yīng)觸頭斷開，系統(tǒng)切換到變頻調(diào)速狀態(tài);所有控制開關(guān)切換至工頻位置時(shí)，7組工頻控制線與主令控制器對應(yīng)觸頭接通，相應(yīng)變頻器控制線與主令控制器對應(yīng)觸頭斷開，系統(tǒng)切換到原工頻

調(diào)速狀態(tài)。

6 現(xiàn)場應(yīng)用情況及運(yùn)行效果

設(shè)備改造工程于2007 年2 月一次調(diào)試成功并通過驗(yàn)收。經(jīng)過近半年的平穩(wěn)運(yùn)行表明，改造達(dá)到了預(yù)期目的，用戶反映良好。使用變頻器后電控系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)變頻系統(tǒng)無須用原電控調(diào)速的交流接觸器及調(diào)速電阻，節(jié)約了電能，提高了系統(tǒng)的可靠性，改善了操作人員的工作環(huán)境，使噪音及室溫降低;

2)調(diào)速方便，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，提高了控制精度;

3)實(shí)現(xiàn)了低頻低壓的軟啟動和軟停止，使運(yùn)行更加平穩(wěn)，機(jī)械沖擊小;

4)啟動及加速過程沖擊電流小，加速過程中最大電流不超過額定電流的1.3倍，提升機(jī)在重載下從低速平穩(wěn)、無級平滑地升至高速，沒有大電流出現(xiàn)，減小了對電網(wǎng)的沖擊;

5)采用回饋制動技術(shù)，成功地解決了位能負(fù)載的再生發(fā)電能量處理問題，保證了變頻器的安全運(yùn)行;

6)節(jié)能效果顯著，據(jù)實(shí)測可達(dá)到30%以上;

7)彩色觸摸屏控制，所有參數(shù)均可通過觸摸屏設(shè)定，操作方便。

7 結(jié)語

礦山提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)具有控制性能優(yōu)良、操作簡便、運(yùn)行效率高、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟與節(jié)約能源的要求，它正成為礦山提升機(jī)傳動控制的發(fā)展方向。