摘 要：相比礦用提升機(jī)采用傳統(tǒng)制動方式存在的一些問題，以及使用普通變頻器控制礦用提升機(jī)，在啟動和停止瞬間因輸出力矩不夠而產(chǎn)生的"溜鉤"現(xiàn)象，本文以某煤礦采用英威騰Goodrive800變頻器控制的礦用提升機(jī)為例，詳細(xì)介紹了Goodrive800控制礦井提升機(jī)在低頻啟動和制動時的優(yōu)越性以及四象限運行在節(jié)能上的突出優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：Goodrive800 礦井提升機(jī) 四象限 矢量控制
1.引言
礦井提升機(jī)是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產(chǎn)過程中重要的設(shè)備。提升機(jī)的安全、可靠運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。變頻調(diào)速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動控制技術(shù)，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現(xiàn)了交流電動機(jī)大范圍的無級平滑調(diào)速，在運行過程中能隨時根據(jù)電動機(jī)的負(fù)載情況，使電機(jī)始終處于最佳運行狀態(tài)，在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。采用變頻器對異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以得到廣泛應(yīng)用。
2.應(yīng)用環(huán)境分析
2.1煤礦提升機(jī)系統(tǒng)組成
礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由電動機(jī)、減速箱、盤形制動器、液壓站、滾筒、鋼絲繩、深度指示器等部分組成；它采用電動機(jī)連接減速機(jī)驅(qū)動滾筒帶動鋼絲繩從而拉動容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)，減速和停車時采用液壓站配合盤形閘制動，見下圖：
圖1 提升機(jī)系統(tǒng)
圖2 提升機(jī)模型
2.2提升機(jī)負(fù)載特性
提升機(jī)應(yīng)具有大的啟動轉(zhuǎn)矩，通常超過150%的額定轉(zhuǎn)矩，若考慮超載實驗等因素，至少應(yīng)在起動加速過程中提供200%的額定轉(zhuǎn)矩；由于機(jī)械制動器的存在，為使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動器的制動轉(zhuǎn)矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，必須充分研討變頻器啟動信號與機(jī)械制動器動作信號的控制時序；
當(dāng)絞車向下運行在減速段時，電動機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側(cè)回饋，必須根據(jù)不同的現(xiàn)場情況研討如何處理這部分再生能量。絞車在提升重物離開地面時瞬間負(fù)載變化劇烈，變頻器應(yīng)能對這種沖擊性負(fù)載進(jìn)行平滑控制；由于生產(chǎn)效率的要求，提升機(jī)必須具備快速啟停提升能力，這對變頻器穩(wěn)定性提出更高要求。
3.系統(tǒng)方案
3.1 英威騰Goodrive800變頻器性能介紹
●優(yōu)異的控制性能
-可驅(qū)動異步電機(jī)機(jī)和永磁同步電機(jī)；
-提供VF、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量三種控制方式；
-電機(jī)溫度檢測，實時監(jiān)控電機(jī)溫度，同時優(yōu)化控制性能；
-控制單元、功率單元可選擇外部獨立電源供電或母線供電；
-多機(jī)柜產(chǎn)品正負(fù)母線配置熔斷器，有效隔離故障單元，避免故障擴(kuò)大；
-提供STO、SS1、SLS、SBC安全功能保護(hù)；
●豐富的產(chǎn)品類型
-系列提供二極管、可控硅、IGBT PWM整流單元；
-系列提供標(biāo)準(zhǔn)變頻器單元、逆變單元、LCL PWM濾波單元；
-系列提供標(biāo)準(zhǔn)傳動和四象限傳動柜式產(chǎn)品；
●模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計
-模塊化設(shè)計，采用輪滑結(jié)構(gòu)，方便組裝與現(xiàn)場維護(hù)；
-控制單元與功率單元采用光纖通訊，可靠性強(qiáng)；
-單元接線方式上進(jìn)下出，滿足客戶共母線方案使用；
-標(biāo)準(zhǔn)柜機(jī)產(chǎn)品滿足單邊維護(hù)需求；
●高可靠性
-關(guān)鍵器件采用國際知名品牌長壽命器件；
-系統(tǒng)單元之間采用光纖通訊，實現(xiàn)光電隔離；
-單元產(chǎn)品散熱采用軸流風(fēng)扇方案，確保但愿產(chǎn)品可靠性；
-國際權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)TUV SUD的CE認(rèn)證測試；
-標(biāo)準(zhǔn)柜式產(chǎn)品EMC性能滿足C3等級要求。
3.2 方案說明
(1)負(fù)載為提升機(jī)，需要四象限運行（有源前端AFE能量回饋），故選用標(biāo)準(zhǔn)柜式四象限變頻器GD800-26，另建議采用閉環(huán)矢量模式（需在電機(jī)側(cè)加裝編碼器，將脈沖信號引入到變頻器PG卡做閉環(huán)處理），提高低頻力矩,提升控制精度；
(2)GD800-26內(nèi)置LCL濾波單元、PWM IGBT整流單元、逆變單元及配電和控制部分，功率因數(shù)接近于1；
(3)GD800提供6脈波和12脈波整流連接方式，且內(nèi)置LCL濾波單元，用于PWM整流器前級濾波，保證了諧波含量滿足國標(biāo)《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》 GB/T14549—1993的要求。
3.3 控制實現(xiàn)
本方案中GD800變頻器用到多功能輸入端子S1、S2、S3、S4，多功能輸出端子R01A、RO1C、RO2A、RO2C號，模擬量輸入端子AI1，GND,模擬量輸出端子AO1，GND。其中S1號和S2號端子定義為變頻器的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)端子。S3號和S4號端子在變頻器出廠時設(shè)置為變頻急停和故障復(fù)位端子。AI1，GND端子為主控臺到變頻器的模擬量給定信號，這個信號由主令控制器通過PLC處理后送出，來控制絞車以不同的頻率運行。AO1，GND端子為變頻器電流輸出，這個信號由變頻器送到PLC中來顯示運行電流。多功能輸出端子R01A、RO1C、RO2A、RO2C號為兩組常開的繼電器輸出點（常閉可選）?？梢愿鶕?jù)客戶實際需要設(shè)置為變頻運行輸出，或者故障輸出等功能，將此信號與系統(tǒng)的保護(hù)回路綜合起來，構(gòu)成完善安全的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)提升機(jī)高效，安全的運行。另外需要在電動機(jī)測安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，將電機(jī)運行時產(chǎn)生的脈沖信號反饋到變頻器中，變頻器設(shè)置為有感矢量控制，使控制性能得到明顯提升。
圖3 系統(tǒng)電氣接線圖
4.客戶評價
通過煤礦長時間的運行觀察和絞車司機(jī)的使用反饋，由Goodrive800變頻器驅(qū)動的全變頻煤礦提升機(jī)系統(tǒng)運行良好，與傳統(tǒng)的交流切電阻提升機(jī)電控相比，性能可靠、操作方便、安全性高、四象限運行回饋電網(wǎng)的電能可以迅速收回設(shè)備成本。
5.結(jié)束語
變頻調(diào)速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動控制技術(shù)，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現(xiàn)了交流電動機(jī)大范圍的無級平滑調(diào)速，在運行過程中能隨時根據(jù)電動機(jī)的負(fù)載情況，使電機(jī)始終處于最佳運行狀態(tài)，在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。采用變頻器對異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以得到廣泛應(yīng)用，因此，應(yīng)用礦用提升機(jī)專用變頻器，對提升機(jī)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，將成為歷史的必然趨勢。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《Goodrive 800變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰股份有限公司
