摘 要：相比礦用提升機采用傳統(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，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為例，詳細介紹了Goodrive800控制礦井提升機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。
關鍵詞：Goodrive800 礦井提升機 四象限 矢量控制
1.引言
礦井提升機是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產(chǎn)過程中重要的設備。提升機的安全、可靠運行，直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。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，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)電動機的負載情況，使電機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進行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟效益顯著，所以得到廣泛應用。
2.應用環(huán)境分析
2.1煤礦提升機系統(tǒng)組成
礦井提升機的主要結構由電動機、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；它采用電動機連接減速機驅(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，減速和停車時采用液壓站配合盤形閘制動，見下圖：
圖1 提升機系統(tǒng)
圖2 提升機模型
2.2提升機負載特性
提升機應具有大的啟動轉矩，通常超過150%的額定轉矩，若考慮超載實驗等因素，至少應在起動加速過程中提供200%的額定轉矩；由于機械制動器的存在，為使變頻器輸出轉矩與機械制動器的制動轉矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，必須充分研討變頻器啟動信號與機械制動器動作信號的控制時序；
當絞車向下運行在減速段時，電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側回饋，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載變化劇烈，變頻器應能對這種沖擊性負載進行平滑控制；由于生產(chǎn)效率的要求，提升機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)動異步電機機和永磁同步電機；
-提供VF、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量三種控制方式；
-電機溫度檢測，實時監(jiān)控電機溫度，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；
-多機柜產(chǎn)品正負母線配置熔斷器，有效隔離故障單元，避免故障擴大；
-提供STO、SS1、SLS、SBC安全功能保護；
●豐富的產(chǎn)品類型
-系列提供二極管、可控硅、IGBT PWM整流單元；
-系列提供標準變頻器單元、逆變單元、LCL PWM濾波單元；
-系列提供標準傳動和四象限傳動柜式產(chǎn)品；
●模塊化結構設計
-模塊化設計，采用輪滑結構，方便組裝與現(xiàn)場維護；
-控制單元與功率單元采用光纖通訊，可靠性強；
-單元接線方式上進下出，滿足客戶共母線方案使用；
-標準柜機產(chǎn)品滿足單邊維護需求；
●高可靠性
-關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)品散熱采用軸流風扇方案，確保但愿產(chǎn)品可靠性；
-國際權威認證機構TUV SUD的CE認證測試；
-標準柜式產(chǎn)品EMC性能滿足C3等級要求。
3.2 方案說明
(1)負載為提升機，需要四象限運行（有源前端AFE能量回饋），故選用標準柜式四象限變頻器GD800-26，另建議采用閉環(huán)矢量模式（需在電機側加裝編碼器，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《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，反轉端子。S3號和S4號端子在變頻器出廠時設置為變頻急停和故障復位端子。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）。可以根據(jù)客戶實際需要設置為變頻運行輸出，或者故障輸出等功能，將此信號與系統(tǒng)的保護回路綜合起來，構成完善安全的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)提升機高效，安全的運行。另外需要在電動機測安裝旋轉編碼器，將電機運行時產(chǎn)生的脈沖信號反饋到變頻器中，變頻器設置為有感矢量控制，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的使用反饋，由Goodrive800變頻器驅(qū)動的全變頻煤礦提升機系統(tǒng)運行良好，與傳統(tǒng)的交流切電阻提升機電控相比，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備成本。
5.結束語
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，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)電動機的負載情況，使電機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進行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟效益顯著，所以得到廣泛應用，因此，應用礦用提升機專用變頻器，對提升機原有控制系統(tǒng)進行改造，將成為歷史的必然趨勢。
參考文獻：
[1] 《Goodrive 800變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰股份有限公司
