【摘要】本文主要闡述了礦井提升機(jī)防爆變頻電控系統(tǒng)的參數(shù)，AFE能量回饋系統(tǒng)主要技術(shù)原理、諧波治理、自動化控制原理、主要保護(hù)功能等問題。

【關(guān)鍵詞】礦井提升機(jī)；防爆；變頻電控系統(tǒng)

礦井提升機(jī)防爆變頻電控系統(tǒng)的核心設(shè)備采用BPJ7系列礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器，配套礦用隔爆兼本安型PLC控制箱、本安型操作臺、隔爆顯示屏等設(shè)備，防爆變頻器為AFE 四象限運(yùn)行，通過可編程控制器、操作顯示臺、現(xiàn)場傳感設(shè)備等作用于變頻器閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制大功率晶閘管元件，在電動機(jī)的啟動、運(yùn)行和停止過程中，要按預(yù)設(shè)的曲線對電動機(jī)進(jìn)行自動控制，并保證加速時間、加速度、速度控制在設(shè)定范圍內(nèi)，使其平滑可靠完成運(yùn)行過程。

1、參數(shù)

（1）輸入電源電壓AC660V/1140V，頻率50Hz；電壓許可波動范圍－15% ~＋10%；

（2）頻率許可波動范圍±2.5%；

（3）輸出頻率范圍0~50Hz可調(diào)；

（4）額定輸出功率：30~450kW；

（5）過載能力1.5IN，2mln，2IN，1min；

（6）有較高的功率因數(shù)cosφ＞0.98；

（7）低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時，有自動轉(zhuǎn)矩提升功能，可確保100%的額定轉(zhuǎn)矩；

（8）變頻器設(shè)有過壓、欠壓、過流、過載，功率元件過熱和電動機(jī)缺相等保護(hù)，設(shè)置故障記憶功能，可保留最近10次故障的功能號碼和最后一次故障的參數(shù)；

（9）總諧波含量小于5%。

2、AFE 能量回饋系統(tǒng)主要技術(shù)原理

AFE能量回饋系統(tǒng)的主要技術(shù)原理見圖1。

2.1、采用AFE 自換向變頻新技術(shù)，可使提升機(jī)在減速段或重物下放操作時系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)入發(fā)電反饋狀態(tài)，使制動更的平穩(wěn)，操作更加簡單，大幅提高安全可靠性能。

2.2、網(wǎng)側(cè)變頻器采用PWM斬波調(diào)制，使輸入電流波形為正弦波，可大幅減小對電網(wǎng)的諧波污染，總諧波電流含量不大于5%。

2.3、網(wǎng)側(cè)變頻器采用單獨(dú)的CPU實(shí)施PID控制，對網(wǎng)側(cè)交流電流的大小和相位進(jìn)行實(shí)時檢測并控制，使系統(tǒng)的功率因數(shù)一般在1左右。在提升機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)時，能量從逆變器返回到直流母線，系統(tǒng)馬上控制交流輸入電流的相位與電源電壓相位相反，能量回饋至電網(wǎng)。

2.4、能量反饋，節(jié)省電能。在絞車作重物下放操作時，電動機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，此時系統(tǒng)可自動把電動機(jī)發(fā)出的再生能量反饋至供電電網(wǎng)，與原電阻調(diào)速系統(tǒng)相比，能有效節(jié)省電能。制動力矩也增大，可確保提升機(jī)下放時的安全可靠性。

3、諧波治理

通用變頻器的主電路通常是交—直—交組成，外部輸入50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路半控或不可控整流成直流電壓信號，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)范的矩形波，具有高次諧波，諧波可能導(dǎo)致以下幾個問題：一是干擾電網(wǎng)上其他用電設(shè)備，尤其是非常精密的設(shè)備；二是諧波導(dǎo)致的額外的損耗要從電網(wǎng)取得，同一設(shè)備需要功率增大；三是諧波可能造成較高的電壓尖刺，這對機(jī)械設(shè)備的絕緣有害；四是可能增加供電變壓器的損耗；五是這會使無功補(bǔ)償電容過熱。

四象限變頻器因采用AFE整流回饋系統(tǒng)，輸入電流波形是正弦波，能徹底消除諧波，因其檢測信號的精度和控制精度的影響，在具體應(yīng)用中還有少量諧波，要匹配各類諧波抑制裝置，把諧波含量降至最小。一是輸入EMC濾波器，以降低高頻電磁的干擾；二是磁環(huán)，它能降低部分高頻的干擾；三是輸入電抗器，以降低三相電壓不平衡和輸入側(cè)諧波干擾，與輸入AFE整流回饋系統(tǒng)配合，完成正弦波輸入系統(tǒng)；四是輸入AFE整流回饋單元，與輸入電抗器配合，完成正弦波輸人系統(tǒng)。五是輸出電抗器，以減輕乃至避免電動機(jī)運(yùn)行噪聲，減輕電動機(jī)的發(fā)熱。

4、自動化控制原理

PLC控制箱是自動化控制的核心設(shè)備，PLC系統(tǒng)接受一切來自現(xiàn)場的傳感信號及變頻器的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行精確的行程計(jì)算，也為提升機(jī)系統(tǒng)提供上位監(jiān)控、裝卸載控制、信號連通等連接功能。

運(yùn)用PLC自動控制和現(xiàn)場操作臺后，提升機(jī)的煩瑣操作變?yōu)楹唵慰煽浚僮骷夹g(shù)人員僅用主令控制手把就能進(jìn)行提升機(jī)的啟動、等速、減速、爬行和重物下放。操作比較簡便，還可以減輕操作技術(shù)人員的強(qiáng)度。

雙加/減速時間要按照提人和提物的選擇改變變頻器內(nèi)的加速度、減速度的各種數(shù)值。

5、主要保護(hù)功能

5.1電控系統(tǒng)主要保護(hù)

（1）過卷：過卷開關(guān)動作或PLC計(jì)算高度過卷，提升機(jī)必須緊急制動。

（2）提升機(jī)過速：提升機(jī)運(yùn)行速度高于最大速度的15%，提升機(jī)必須緊急制動；限速保護(hù)：提升容器到達(dá)終端位置時大于限值，提升機(jī)必須緊急制動。

（3）過負(fù)荷和欠電壓：提升機(jī)必須緊急制動；深度指示器失效：在指示器失效時，提升機(jī)必須緊急制動；閘間隙保護(hù)裝置：在閘間隙大于規(guī)定值時，應(yīng)自動報(bào)警；松繩保護(hù)：在鋼絲繩松弛時應(yīng)自動斷電并報(bào)警。

（4）運(yùn)行方向錯誤：提升機(jī)運(yùn)行方向、速度與給定不同，提升機(jī)必須緊急制動。

（5）操作臺緊急停車：提升機(jī)必須緊急制動；信號系統(tǒng)緊急停車：提升機(jī)必須緊急制動；變頻調(diào)速裝置故障：提升機(jī)必須緊急制動。

（6）減壓站故障：提升機(jī)必須緊急制動；主電動機(jī)溫度報(bào)警：要閉鎖提升機(jī)；主軸承溫度報(bào)警：要閉鎖提升機(jī)；制動油溫：要閉鎖提升機(jī)。

（7）礦車掉道保護(hù)：提升機(jī)必須緊急制動。

5.2變頻調(diào)速裝置自身主要保護(hù)功能

（1）電動機(jī)過載保護(hù)：1.2Ie過載2min變頻調(diào)速裝置動作，提升機(jī)必須制動。

（2）欠/過壓保護(hù)：提升機(jī)必須緊急制動。

（3）斷相保護(hù)：提升機(jī)必須緊急制動。

（4）瞬時斷電保護(hù)：提升機(jī)緊急制動，再送電系統(tǒng)不可自啟。