高压变频器在主井提升机上的应用.doc

高压变频器在主井提升机上的应用 提升机是煤矿生产的主要设备，生产工艺上要求提升机必须是调速的，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 电阻制动 变频鼠笼电机 一、 煤矿提升机是煤矿生产的四大件设备之一，在生产中具有非常重要的地位。煤矿主井提升机主要作用是提煤，特殊情况下可能需要提升工作人员。煤矿提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，会影响煤矿的生产效率，严重的甚至能影响煤矿的正常生产，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，异步电机主要用转子串电阻调速。交直交高压变频器进入提升系统领域后，同步机和异步机的调速发展趋势是会统一到交直交高压变频调速。在高压变频器领域，中国的民族企业已经走在世界的前列，国产高压四象限变频器的性能，已经能够和国际一些大品牌传动厂商的产品性能相媲美了。在比国外产品具有更高的性价比的前提下，产品逐步得到用户的认可，在国内市场的占有率迅速提高。河南神火煤电股份有限公司葛店煤矿在2008年主井扩建改造时，将原2.5m绞车更换为2JK-3/11.5E绞车，电控系统采用高压变频PLC电控系统。 二、项目改造慨况1、 设备技术参数主机型号为：2JK-3/11.5E卷筒尺寸：3000mm×1200mm提升速度：m/s卷筒数量：2个钢丝绳最大直径：Φmm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：5 MPa 减速机型号：ZZDP900A-传动比：11.257 电机型号：YB630-12额定功率：710kW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-YVF06/096额定容量：1000kVA额定输入电压：6kV+10% -15%额定输入频率：50Hz±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 2、 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。 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。 3、变频调速和转子串电阻调速的比较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。 表1转子串电阻和变频调速的比较 由以上的比较我们可以看出，在煤矿提升机上应用变频器，必然是发展的大趋势。2）变频器传动系统采用具有国际先进技术的带编码器的矢量控制、四象限运行、再生制动的交直交高压变频器。该变频器具有低频下启动力矩大，适合恒转矩重载启动型负载。而主井的提升机正是这种负载。电机采用变频鼠笼电机，电机具有独立供电的散热风机，使得电机的散热不受电机转速的影响，散热风机受电控系统控制，电机启动的同时启动散热风机。HIVERT-YVF系列高压变频器采用的是和通用高压变频器基本一致的拓扑结构，为移相整流单元串联多电平PWM电压源电流控制型高压变频器。HIVERT-YVF采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下电机定子电流分解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制电机转矩。电机转速采用闭环控制。实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相给定电流Ia*、Ib*、Ic*，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。 HIVERT-YVF系列变频器采用的是有速度传感器的矢量控制。因为采用了速度和输出电流双闭环控制，所以电机的调速特性非常硬，并且具备额定功率的能量回馈能力，实现变频器拖动电机的急起急停，功率单元是一个输入侧