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2019-04-18 09:38:27

Application of High Voltage Inverter in Two Axis Drive Winch
新风光电子科技股份有限公司  陈建行  郭培彬  李 金
  Chen Jianhang    Guo Peibin   Li Jin
摘  要:本文引见了风景高压变频器在陕西某煤矿双轴驱动提拔机上的使用状况,经由过程革新,提高了煤矿绞车的掌握程度,到达了节能降耗的目标。
关键词:风景牌高压提拔变频调速系统  双轴驱动提拔机  节能
Abstract: This paper introduces the application of Fengguang brand high-voltage frequency converter in biaxial drive hoist of a coal mine in Shaanxi Province. Through the reformation, it improves the control level of coal mine winch and achieves the purpose of saving energy and reducing consumption.
Key words:  Fengguang brand high-voltage inverter speed control system  Biaxial drive hoist  Energy saving
1 用户状况引见
陕西某煤矿年生产能力为1500万吨,提拔绞车接纳双轴驱动提拔,该提拔电控系统接纳交换绕线式机电转子串电阻调速,转子串电阻调速属有级调速,调速范畴受限,调速精度低,在减速时和下放重物时,华侈了大量的电能。具体来说有以下缺陷:
提拔机接纳绕线式异步电动机拖动,机电的调速方法接纳传统的串电阻调速方法,该调速方法属于落伍手艺,存在以下缺陷:
(1)大量的电能耗损在转差电阻上,形成了严峻的能源华侈。
(2)控制系统庞大,招致系统的故障率高,接触器、电阻器、绕线机电碳刷简单破坏,维护工作量很大,间接影响了消费服从。
(3)低速和匍匐阶段需求依托制动闸皮摩擦滚筒实现速度掌握,特别是在负载发作变革时,很难实现减速掌握,招致调速不持续、速度掌握机能较差。
(4)启动和换档打击电流大,形成了很大的机器打击,招致机电的使用寿命大大低落,并且极简单呈现“掉道”征象。
(5)自动化水平不高,增长了开采本钱,影响了产量。
(6)低速段的启动力矩小,机器特性比力软,带负载能力差,无法实现恒转矩提拔。
为了提拔煤矿提拔电控的掌握程度,低落消耗,国度出台了相干政策,要求煤矿上绕线式机电必需停止革新,接纳变频掌握停止拖动煤矿提拔绞车。
矿领导颠末研讨比照考查,决议选用新风光电子科技股份有限公司消费的JD-BP37-1400T(1400kW/6kV)高压提拔机变频器2台,别离掌握提拔绞车的两台机电,革新取得了成功。
该煤矿矿井提拔机两台拖动机电参数表1。风景高压提拔机变频用具体参数如表2所示。装备现场如图1所示。

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图1提拔机现场装备图

3风景高压提拔机变频器机能特性
为处理电动机处于再生发电形态发生的再生能量,海内在中小容量系统中多数接纳能耗制动方法,即经由过程内置或外加制动电阻的办法将电能耗损在大功率电阻器中,实现机电的四象限运转,该办法固然简朴,但缺陷是不言而喻的: (1)华侈能量,低落了系统的服从;(2)电阻发烧严峻,影响系统的其他部门一般事情;(3)简朴的能耗制动偶然不能实时抑止快速制动发生的泵升电压,限定了制动机能的提高。
为了实现机电的四象限运转,并克制传统制动办法的并联电阻耗损能量形成的华侈,新风光率先研制了提拔机变频调速系统,在变频器整流电路中接纳自关断器件停止PWM掌握,使能量双向流动,使机电四象限运转;使机电很快到达速度要求,静态呼应快。产物填补国内空白。
风景JD-BP37-T系列高机能高压变频调速产物,在以高速DSP(TMS320F2812)为掌握焦点,分离无速度传感器矢量掌握手艺,交融了能量回馈手艺,以及IGBT大电流驱动手艺,是新一代高机能完善无谐波高压变频调速产物的典范代表。矢量掌握功用使得异步电机启动转矩大,静态转矩呼应好,调速精度高。能量回馈手艺的使用,使得功率单位串连型高压变频器具有了四象限运转才能,能量能够在电网和机电之间双向流动。
风景高压提拔机变频器在工作中具有以下特性:
①当机电处于拖动形态时,能量由交换电网经整流器中央滤波电容充电,逆变器在PWM掌握下将能量传送到机电。
②当机电进入发电形态,其再生能量经逆变器的续流二极管向中央滤波电容充电,使中央直流电压降低,此时在PWM掌握下将能量回馈到交换电网,完成能量的双向流动。
因为PWM整流器闭环控制感化,使电网电流与电压同频同相位,提高了系统的功率因数,消弭了网侧谐波净化。其长处是制动力矩大,调速范畴宽,静态机能好。
能量通报历程经由过程图2所示。

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图2能量通报历程掌握框图

风景高压提拔机变频器除具有一般高压变频器的功用外,还针对绞车掌握,具有以下凸起特性:
(1)电源输入励磁涌流限定手艺:该手艺使得系统在每次上高压电时的打击电流小,对电网的打击也很小。
(2)系统断电主动庇护手艺:确保任何状况下系统都能安全运转。假如没有:提拔机重载下放历程中,碰到系统停电时,会形成单位破坏以至整个系统瘫痪。
(3)变频装配为间接高-高构造,间接6kV输入,间接6kV输出,能够间接安装利用,不需要对系统停止任何革新。
(4)功率单位主动旁路手艺:在提拔机运行历程中,不测呈现一个或几个功率单位毛病时,系统能够主动将毛病单位旁路,系统进入星点偏移掌握,连结输出的线电压均衡,同时连结最大输出转矩、电压,完成本次提拔使命。
(5)自力的掌握电源手艺:系统在不上高压电的状况下能够检测系统各个枢纽点的波形和调试、培训等,便利用户自行检验和维护。
(6)空载低消耗掌握手艺:变频系统在待机形态下,空载消耗小,经实测比通用手艺产物要低2~3倍。
(7)接纳矢量掌握手艺,机电可四象限运转,具有不施闸悬停和力矩预置手艺。
(8)许诺能够现场停止实验:1~2个单位毛病能够旁路,完成一个提拔轮回。提拔机满载、全速提拔和下放电源停电实验,确保变频器不破坏。
(9)风景变频器单位内电解电容因采纳了本公司的专利技术(专利号ZL 2003 2 017356.2),能够将其使用寿命提高一倍。
(10)提拔机变频用具有回馈制动、直流制动、安全制动和动力制动等多项制动方法,保证了绞车可靠运转。
(11)具有多机主从掌握功用
(12)具有完备的与电控系统对接的各个接口,实现与电控系统无缝连接。
4高压提拔机革新主回路计划及根本掌握功用
煤矿为了节能投资,把原有绕线式转子部门停止短接,接纳变频器间接拖动绞车电动机,接纳主从掌握功用,两台高压提拔机变频器的主回路革新不异,以其中1#变频器为例停止阐明,主回路如图3所示:

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图3  主回路图

图3中K1、K3为二台高压断绝开关,当高压变频器检验时,保证检验工的人身安全。为了保证安全,变频器高压连跳旌旗灯号和上一级的高压断路器也实现互锁,变频器高压连跳串入上一级高压断路器的脱扣线圈,变频器呈现毛病时,上一级的高压断路器断开,实现高压毛病连跳功用。
高压提拔机变频器是整个革新系统的一个焦点部门,它具有与电控系统相适配的各类接口。共同自动控制的操作台运转时,电控台向变频器收回“正转运行”、“反转运转”和“变频急停”三路开关量旌旗灯号,以及一起4~20mA“给定转速”旌旗灯号。变频器向电控台收回“变频器待机”、“变频器毛病”和“安全回路”三路开关量旌旗灯号,以及用于显现的模仿量输出旌旗灯号。电控台掌握高压断路器分、合闸,别离连入响应的掌握回路中。绞车上安装的轴编码器向电控台收回机电转速及绞车位置旌旗灯号。电控台承受绞车司机的操纵指令。
整个提拔机系统中设有深度唆使生效、限速、过卷、反转、制动油过压、闸瓦磨损、松绳、速度监督、制动油超温、润滑油超压欠压、变频器的轻重毛病等庇护功用。系统能按照毛病性子做出呼应,须要时施行紧急制动,确保装备及职员的安全。
5煤矿提拔机变频调速方案设计挑选阐发
该煤矿提拔机系统中由2台机电双轴驱动,如许在变频调速革新中就面对双机驱动的成绩。因而,在革新历程中,是挑选一拖二掌握计划,仍是挑选主从掌握计划。提拔机双机拖动变频调速系统的焦点问题是如何处置提拔系统中各机电的转速和转矩均衡成绩。
5.1 “一拖二”计划
“一拖二”计划中,假如存在机电的参数差别、减速机存在加工上的差别等等身分,将会招致系统中两台机电的输出功率有差别。当接纳变频器“一拖二”计划时,在运转历程中两台机电着力不均匀时,势必招致一台机电过载而另外一台机电欠载,严峻时会使过载的机电销毁,以至能够使变频器主回路的功率模块破坏。接纳“一拖二”计划有以下短处:一是变频器不能有用的分派两台机电的功率;二是变频器不能有用的庇护每一台机电。鉴于以上原因,该煤矿领导思索皮带机机电掌握挑选“双机主从”计划。
5.2 “主从”掌握计划
掌握计划接纳两台变频器别离拖动两台机电,接纳主从掌握。双机主从掌握是由完整自力的两台变频器经由过程主、从机的通信方法保证双机电的和谐掌握。两台机电中随便一台都可作为主机,另外一台为从机 (参数主从机挑选主机设为1,从机设为0),也可在显现画面上变动为单机运转模式。两台变频器与操作台都有掌握信号线连接,两台变频器之间用光纤通讯。
提拔机主从掌握道理如图4所示。该煤矿提拔机现场接纳2台JD-BP37-1400T(1400kW/6kV)高压变频器别离掌握2台1250kW高压机电,选用1#变频器为主变频器,2#变频器为从变频器,主机变频器用于实现与上位机的通讯,由操作台上位机发给主变频器给定频次值。主、从变频器的电源输入端别离与电网相连接,输出端别离与1#、2#电动机的定子输入端相连接;主机变频器与从机变频器之间经由过程光纤相通信,主机接纳速度掌握,从机接纳转矩掌握,同时主、从机变频器经由过程检测响应输出的有功电流巨细来对运转频次做调解,以到达两个机电的功率、转矩均衡目标。

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图4 提拔机两台机电主从掌握原理图

6现场变频革新状况
主井提拔机于2017年11月14日一次性投运成功,已持续运转一般至今。提拔机现场运转如图5所示。提拔绞车变频革新后,实现了提拔机加减速历程的安稳掌握,运转历程缆绳摆幅较着减小,职员起落温馨性明显提高,电动机启动电流与启动时振动明显低落。自动化电控系统很好地避免提拔机过卷和过放变乱发作;省去了转子串电阻形成的能耗,具有非常较着的节能结果。接纳主从掌握处理了两台机电和谐掌握的成绩。颠末实测,变频革新后,在提拔产量不异的状况下,变频运转时比工频节能20%以上。

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图5 风景高压提拔机现场运转图

7结束语
风景高压提拔机变频器在主井提拔机转子串电阻电控系统革新中,不只提高了提拔系统的安全性和可靠性,并且大大减低了维护费用,节能结果较着,实现了高转矩、高精度、宽调速范畴驱动。风景高压提拔机变频用具有优良的掌握机能,能够完整轻松处理提拔机装备革新历程中的各类成绩,提拔机接纳变频掌握,是交换提拔电机控系统开展的标的目的,使用远景宽广。

 

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