免费毕业论文--变频调速在矿山斜井提升机上的应(2)
2013-08-13 01:13
导读：BT元件）送电给提升电动机。当电动机处于发电状态时将能量通过整流单元回馈到电网。本方案就采用的是这种调速方案。 目前许多国外品牌的变频器都能
BT元件）送电给提升电动机。当电动机处于发电状态时将能量通过整流单元回馈到电网。本方案就采用的是这种调速方案。
目前许多国外品牌的变频器都能够实现这一功能。其中水平较高的产品是ABB公司的ACS800多传动系列和西门子公司6SE70带AFE整流/回馈单元的产品。
ABB公司ACS800-17系列先进的变频器，是第一代采用直接转矩控制技术（DTC）的变频器。它能控制提升交流电动机达到完美的极限。经过论证选择了ABB公司的ACS800-17-0390-3全数字交流变频调速装置。它的一些功能在下面叙述。
2.1.4 三体式控制台
控制台上设有自动、手动、检修转换开关，前方操作台上设有液晶触摸屏及各种仪表、信号灯，左侧操作台设有液压站工作闸控制手柄、右侧操作台设有正反向速度给定手柄。
1）在控制台上的液晶触摸屏上采用翻页的方式做有多幅组态界面：监控主界面、闸控液压站界面、后备保护界面、故障查询界面、电源监控界面、变频器运行界面、提升信号状态界面。
2）每个界面上均有返回主界面的按钮，主界面上主要监视矿车的实际运行位置、提升时每个时刻的速度、液压站的运行状况、较严重的故障报警。主界面上还有相应的提升信号显示。
3）闸控液压站界面主要显示液压站的油压、油温、液位、液压站的电动机工作状态、液压工作闸指示、润滑油压力等。
4）后备保护界面主要显示：深度指示器监视、松绳保护、冷却风机、电机温度保护、减速器温度保护、减速点保护、减速点失效保护、上2 m开关故障、下2 m开关故障、上同步开关故障、下同步开关故障、上过卷、下过卷、上减速开关故障、下减速开关故障、错向保护、减速过速、等速过速、一级制动、二级制动、电流过载等。
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5）故障查询界面主要用于对各种故障情况进行查询、追忆，便于对设备的维护和管理。
6）电源监控界面主要显示系统的电源原理图及主回路电流和电压。
7）变频器运行界面可以显示变频器运行时的各种参数：散热器的温度、电流、频率、转矩及各种故障。
2.2 电动机的工作过程
提升机无论正转、反转其工作过程是相同的，都有起动加速、稳定运行、减速制动停车等3个阶段。每提升一次运行的时间，与系统的运行速度，加速度及斜井的深度有关，各段加速度的大小，根据工艺情况确定。不论它工作在何种速段，电动机只是处于电动机状态和发电机状态。图2中将6号人车上提和人车下放的各个速段的工作情况说明如下：由于人车是在斜井中运行，可以省去中速运行和低速爬行的2个阶段，因此本系统由7阶段速度图改为3阶段速度图。载人的力图如图3所示。
图2 速度图
2.2.1 人车提升工作状态
1）第1阶段t0～t1：人车初始位置于靠近井下提升中段以上的斜井卷扬道上，待人员上满后，
图3 载人的力图
发一个联络信号给井口PLC，PLC回复一个信号到井底，然后开机加速提升。重车从井下开始上行，变频器拖动交流电动机上行。这时的电动机处于电动状态，变频器输出功率给电动机。在启动的瞬间的力矩较大，随着人车的上升变频器的出力有所减少。
2）第2阶段t1～t2：重车以最大速度稳定运行，不需要加速力矩。随着人车不断上升，系统的重力不断减少，变频器的出力也减少。 这段行程最长。
3）第3阶段t2～t3：当重车快到井口时PLC发出减速信号，人车开始减速，变频器减少输出功率，重车的速度逐渐下降，直到速度为零。达到停车位置后，在工作制动闸起作用之前，由于车厢还载有重物，虽然电动机的转速为零，但是变频器依然可以提供满力矩拉住重车。一旦PLC发出机械抱闸信号，在下工作闸的同时，变频器也停止工作。整个提升过程结束。
（转载自http://zw.nseac.coM科教作文网）
经过t3～t4：20 s的休止时间间隙开始人车下放工作状态
2.2.2 人车下放工作状态
1）第1阶段t4～t5：重车从井口下放。PLC给变频器输出给定信号，松工作闸，人车下滑。由于此时的工作状态是下行，电动机处于发电状态，变频器处于能量回馈到电网状态。在启动瞬间以后随着人车的下放，重力增加，变频器的能量回馈有所增加。
2）第2阶段t5～t6：重车以最大速度稳定运行，电动机始终处于发电状态，这段过程时间最长。随着人车不断下放，系统重力不断增加，变频器能量回馈随之增加。
3）第3阶段t6～t7：当重车快到停车位置时PLC发出减速信号，人车减速，变频器能量回馈再次增加，重车的速度逐渐下降。直到速度为零。 达到停车位置后，在工作制动闸起作用之前，由于车厢还载有重物，虽然电动机的转速为零，但是变频器依然可以提供满力矩拉住重车。一旦PLC发出机械抱闸信号，在下工作闸的同时，变频器也停止工作。整个提升过程结束。
3 先进的控制方式
本系统采用ABB的ACS800-17变频器是ABB公司先进的变频器，它是第一代采用直接转矩控制技术（DTC）的交流变频器，作为提升专用变频器它还具有特殊的提升功能：特殊的应用程序，包括标准提升机系统的功能；转矩记忆，功率优化，限幅开关监控，机械制动器控制，转矩验证等。
它的功率部分（见图4）有LCL滤波器，供电模块（回馈模块），逆变器（传动单元）组成。
图4 功率部分框图
IGBT供电单元（见图5）包括一个IGBT供电模块、一个进线滤波器（LCL滤波器）、交流和直流熔断器及其它可选设备。IGBT供电模块将输入的三相交流电变为直流电向传动单元中间直流回路供电，进而，中间直流回路向驱动电机的逆变器供电。中间直流回路可以接入一个逆变器（单传动），也可以接入多个逆变器（多传动）。传动单元原理图见图1。进线滤波器即LCL用来抑制交流电压畸变和消除交流电流的高次谐波。通过DTC的控制消除了回馈给电网的低次谐波。与6，12，18，24脉波整流器相比可以获得非常干净的供电电源。一般情况下，4象限脉冲整流器将中间直流回路的电压控制在输入线电压峰值以下。通过参数的设定，可以使中间直流回路的电压更高。为了满足控制需要对2个线电流和中间直流回路的电压进行了测量。
图5 IGBT供电单元原理图 （科教范文网http://fw.nseac.com）
电机的控制采用直接转矩控制技术（DTC）的方法。为了实现这一功能，需要测量二相电流和中间直流回路的电压。第三相的控制测量用于接地（对地）故障保护。
从提升和下放两个工作状态上看，该系统的运行过程主要分为两个过程：
1）提升电动机在提升过程中始终是电动机拖动人车上行，电动机始终处于电动状态，即变频器始终向电动机提供能量的过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成。如图6所示。其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，从而改变输出电压，起到调速作用。
图6 传动单元原理图
2）提升电动机在下放过程中始终是人车拖动电动机下行，电动机始终处于发电状态，即变频器始终向电网回馈能量的过程。该过程主要由整流、回馈逆变
