四象限高压变频器在铁矿提升机上的应用

3.6 JD-BP37-315T主要性能指标

变频器功率315 kW

额定输出电流37.8 A

输入频率50 依5 Hz

额定输入电压6 kV

允许电压波动原20%耀垣15%

输入功率因数逸0.96

输出频率范围0~50 Hz

输出电压范围0~6 kV

频率分辨率0.01 Hz

加速时间可由用户生产工艺设定

减速时间可由用户生产工艺设定

变频器效率逸96%

过载能力150%以下和180%连续运

行1 min，200%允许1.5 s

防护等级IP20

4 基本控制功能

4.1 运行速度的控制

因不同的频率，对应不同的加减速速率，为了减少运行过程中的机械冲击，在提升机启动和停止过程中，做到加速度连续，在本装置的控制中，将不同频率时的加减速速率规划成一个表格，运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率，使提升机平滑运行，减少机械冲击。

4.2 自动减速功能

在运行到终点时，由减速开关给出减速信号，PLC检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。这对于多偏口的矿井来讲是很有好处的，不须人工控制速度，不会因为操作方面的原因使提升机偏离偏口。

4.3 再生能量处理

再生能量通过功率单元来处理，如图4所示。

电机处于发电状态，功率单元直流母线电压Vbus升高，当母线电压超过电网电压的1.1倍时，CPU根据比较器和相位检测的结果输出6 路SPWM 波形，使逆变块A中的IGBT工作，电动机的再生能量通过输入电感和移相变压器回馈到电网。

5 变频调速系统对原调速系统的改造

为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。为了让操作者不改变操作习惯，电控操作系统还是采用原老式操作系统，工、变频系统都用原操作机构操作，如图5所示。

5.1 主回路改造

主回路改造如图6所示。

图6中虚线框内为工、变频切换柜。柜内两路输入，一路输出，隔离刀闸K3为变频器输出，直接接电机，隔离刀闸K2为工频输出，K1为变频器输入。K1、K3与K2互锁;K4为单刀双掷开关，用变频时需打到变频一侧将电机转子短接;用工频时，需打到工频一侧，将转子串入电阻。转换极为方便，新老系统互为备用，提高了系统的可靠性。

5.2 控制回路改造

由于原电控操作柜未做改造，因此变频器做了一套远控装置用做工、变频控制回路的切换装置。远控装置内用7个双刀双掷开关作为正、反转和五段速的切换部件，其原理如图7所示。

图7中，虚线方框内表示的是一个双刀双掷开关，LK3、LK4 分别表示主令控制器的正转和反转触头，LK5、LK6、LK7、LK9、LK11分别表示主令控制器的5个挡位触头。

所有控制开关切换至变频位置时，7组变频器控制线与主令控制器对应触头接通，相应工频控制线与主令控制器对应触头断开，系统切换到变频调速状态;所有控制开关切换至工频位置时，7组工频控制线与主令控制器对应触头接通，相应变频器控制线与主令控制器对应触头断开，系统切换到原工频

调速状态。

6 现场应用情况及运行效果

设备改造工程于2007 年2 月一次调试成功并通过验收。经过近半年的平稳运行表明，改造达到了预期目的，用户反映良好。使用变频器后电控系统有以下优点：

1)变频系统无须用原电控调速的交流接触器及调速电阻，节约了电能，提高了系统的可靠性，改善了操作人员的工作环境，使噪音及室温降低;

2)调速方便，实现了连续平滑调节，提高了控制精度;

3)实现了低频低压的软启动和软停止，使运行更加平稳，机械冲击小;

4)启动及加速过程冲击电流小，加速过程中最大电流不超过额定电流的1.3倍，提升机在重载下从低速平稳、无级平滑地升至高速，没有大电流出现，减小了对电网的冲击;

5)采用回馈制动技术，成功地解决了位能负载的再生发电能量处理问题，保证了变频器的安全运行;

6)节能效果显著，据实测可达到30%以上;

7)彩色触摸屏控制，所有参数均可通过触摸屏设定，操作方便。

7 结语

矿山提升机变频调速系统具有控制性能优良、操作简便、运行效率高、维护工作量小等诸多优点，随着变频调速技术的日益成熟与节约能源的要求，它正成为矿山提升机传动控制的发展方向。