The Application of High Voltage Inverter in the Colliery Hoistin Neimenggu
新風光電子科技股份有限公司 郭金星 郭培彬 劉清平
Guo Jinxing Guo Peibin Liu Qingping
摘 要:變頻改造是煤礦提升系統節能的主要手段之一。本文介紹了風光高壓變頻器在內蒙古某煤礦提升機上的應用情況。
關鍵詞:高壓提升變頻調速系統 煤礦提升機 改造 Abstract: The frequency conversion transformation is one of coal mine promotion system energy conservation main methods.This article briefes the application on mine elevator of the Fengguang brand high-voltage inverter in Neimenggu coal mine . Key words: The system of high voltage lifter inverter Coal mine hoist Transformation
1 引言
在礦井的各動力設備中,提升機系統是最為重要、耗能最大的設備。提升機運行的可靠性直接影響礦井的產能和人員、設備升降井速度,直接關系到礦井的安全生產水平;同時提升機的調速方式也是對噸煤電耗水平影響最大的因素。
長期以來,礦用提升機普遍使用繞線式異步電機轉子串電阻的方法進行調速控制。該方法成本較低,但轉矩脈動大,電機電流大,能耗高,且轉子串電阻調速控制電路復雜,接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞,影響企業安全生產水平。隨著電力電子與電機控制技術的發展,采用變頻調速的方法可以從根本上解決上述問題。
2 普通高壓變頻器與風光高壓提升機變頻器的差異 2.1普通高壓變頻器
通用變頻器大都為電壓型交-直-交變頻器,三相交流電首先通過二極管不控整流橋得到脈動直流電,再經電解電容濾波穩壓,最后經逆變輸出電壓、頻率可調的交流電給電動機供電。
但是通用變頻器不能直接用于需要快速起、制動和頻繁正、反轉的調速系統,如高速電梯、礦用提升機、軋鋼機、大型龍門刨床、卷繞機構張力系統及機床主軸驅動系統等。因為這種系統要求電機四象限運行,當電機減速、制動或者帶位能性負載重物下放時,電機處于再生發電狀態。由于二極管不控整流器能量傳輸不可逆,產生的再生電能傳輸到直流側濾波電容上,產生泵升電壓。而以IGBT為代表的全控型器件耐壓較低,過高的泵升電壓有可能損壞開關器件、電解電容,甚至會破壞電機的絕緣,從而威脅系統安全工作,這就限制了通用變頻器的應用范圍。 2.2風光高壓提升機變頻器
為解決電動機處于再生發電狀態產生的再生能量,國內在中小容量系統中大都采用能耗制動方式,即通過內置或外加制動電阻的方法將電能消耗在大功率電阻器中,實現電機的四象限運行,該方法雖然簡單,但缺點是顯而易見的: (1)浪費能量,降低了系統的效率;(2)電阻發熱嚴重,影響系統的其他部分正常工作;(3)簡單的能耗制動有時不能及時抑制快速制動產生的泵升電壓,限制了制動性能的提高。
為了實現電機的四象限運行,并克服傳統制動方法的并聯電阻消耗能量造成的浪費,新風光率先研制了提升機變頻調速系統,在變頻器整流電路中采用自關斷器件進行PWM控制,使能量雙向流動,使電機四象限運行;使電機很快達到速度要求,動態響應快。產品填補國內空白。
風光JD-BP37-T系列高性能高壓變頻調速產品,以高速DSP(TMS320F2812)為控制核心,結合矢量控制技術,融合了能量回饋技術,以及IGBT大電流驅動技術,是新一代高性能完美無諧波高壓變頻調速產品的典型代表。矢量控制功能使得異步電機啟動轉矩大,動態轉矩響應好,調速精度高。能量回饋技術的應用,使得功率單元串聯型高壓變頻器具備了四象限運行能力,能量可以在電網和電機之間雙向流動。矢量控制技術原理如圖1所示。