煤矿提升系统中变频器的优化技术和应用

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1、煤矿提升系统中变频器的优化技术和应用：变频器在煤矿的提升系统中，是一种特殊的低频电源。它的工作原理是根据实际运行速度和外部控制信号，在保持输出频率不变的情况下控制输出电压的大小，从而实现煤矿矿井提升机高压电机减速段的平稳制动和稳定爬行。文章重点对变频器在煤矿提升系统中的应用进行阐述。　　关键词：变频器煤矿矿井提升系统应用　　：TH-3：A：1007-9416（2011）05-0114-01　　　　1、概况　　近年来，随着科技的进步，煤矿矿井提升系统的自动化程度越来越高，提升系统性能逐步改善，提升能力也渐渐提高。随着这些变化，对煤矿矿井交流高压电机制动的要求也逐渐提高。在煤矿矿井提升

2、系统中，普通变频器虽然可以输出较低的频率，但由于它的系统建模和设计都针对低压电机，所以其输出频率和输出电压间始终存在一定的比例关系。若普通变频器不加改造直接使用在煤矿矿井提升电机的低频制动和爬行时，势必会将造成在刚开始低频投入时，变频器输出电压过高，制动力矩过大。这种状态下，电机的发电状态所反馈回变频器的能量较大，造成变频器过压危险，数次使用后，必将将导致变频器直流桥电容因过压原因而烧毁。另外，若在较低的频率爬行时兼顾制动，会导致爬行时电机力矩较小。　　为了解决这个问题，笔者根据工作实际，建议结合煤矿矿井提升的实际使用要求，利用ABB公司的变频器技术，模拟低频发电机系统的运行方式。

3、这个改造采用特殊软件编程，可以达到煤矿矿井提升系统无论是在制动阶段还是在爬行阶段，变频器的输出频率都保持不变，从而保证了提升系统性能的稳定性。　　2系统的控制方式　　2.1开环控制方式　　系统的开环控制可以分为为脚踏制动方式、脚踏验绳方式、低频爬行方式三种。在脚踏制动和脚踏验绳方式这两种开环控制方式下，踏板带动的自整脚机输出的信号决定了变频器的输出电压大小，因此变频器需要输出的低频电压可以由司机确定。而低频爬行方式是在低频制动完成并达到爬行点速度后，输入低频爬行信号，低频制动完成，变频器的低频电压输出是预先设定的。　　2.2闭环控制方式　　在煤矿矿井提升系统低频制动阶段，可以应用

4、闭环控制方式。煤矿矿井提升系统低频制动阶段变频器的模拟输入信号是高压电机的模拟速度信号，低频电压输出信号闭合，反（或正）转信号闭合，其他信号断开。根据低频电压输出信号闭合瞬间，变频器将模拟电压输入信号的值折算为预先设置的减速曲线斜率和制动时间，以及高压电机高压断开时的瞬间速度，生成高压电机低频制动时的速度曲线，在保持频率不变的情况下，根据实际的速度反馈和生产的速度曲线控制变频器的输出电压，从而达到良好的制动效果。　　3、低频运行系统的控制　　根据煤矿矿井提升机低频制动的特殊要求，我们在煤矿矿井主井提升系统所采用的ACS6000系列产品内置了特殊的应用宏。如此一来，我们就可以直接在变

5、频器的面板上进行设置该特殊应用软件的低频输出频率。根据提升机的外部信号和运行情况输入输出电压，自动调节变频器的输出电压。　　实际运行时，当高压投入提升机后，根据提升机的运行方向输入正、反转运行信号，此时变频器根据面板设置的频率输出所需频率，低频电压输出处于“等待”状态，同时变频器根据模拟电压的输入值，实时记录和监视高压电机的速度。当高压断开瞬间后，低频输出信号输入，此时变频器会根据此瞬间记录的高压电机速度，生成高压电机低频制动到爬行速度的速度曲线，变频器输出端交流接触器将再延时约0.5s后闭合，变频器输出的低频电压开始接入高压电机。　　刚开始时，电机的实际速度和变频器生成的制动曲线

6、相差会很小，制动反馈的能量也较小，变频器输出的电压也较低。同时，外部的速度检测器也将根据提升机的实际速度，逐级切除高压电机转子上的电阻，确保具有足够的制动力矩。当达到制动阶段期间，变频器会实时检测和监视高压电机的速度，根据所生成的制动曲线和实际速度之间的偏差，模拟低频发电机制动系统的运行状态，调节变频器输出的低频电压。当高压电机的制动速度达到爬行速度时，输入爬行信号，变频器将根据预先设置的爬行电压，直接输出爬行所需低频电压。　　4、效果分析　　煤矿矿井提升系统中采用ABB公司的变频器，在主井（ACS6000系列产品）及副井（DCS600系列产品）提升机中取得了显著的效果。在提升机下

7、行制动时，高压切除后低频电源未投入前，提升机由重物牵引自由滑行达到一定的速度，当低频电压投入后，提升机的制动转矩迅速加大。同理，提升机上行制动时也可以达到同样的效果，都是在低频电源投入后，提升机的制动能完全按照预先设置的曲线运行，实现平稳可靠的制动效果。与以前低频发电机制动和动力制动相比，采用该低频制动方式后获得了以下效果。一是大大缩小了系统制动时间，提高了提升系统的运行效率；二是系统转爬行速度平稳，增加了系统运行的安全性和可靠性。　　5、结语　　煤矿矿井提升系统的制