風光提升機變頻器在山西某煤礦中的應用
1引言
系統采用變頻調速的優點:
（1）在電網波動±20%范圍內，恒轉矩提升，不會因為電網波動影響負載提升情況。
（2）實現了電機軟啟動，啟動力矩大，帶負載能力強。
（3）電機可以實現無級調速，加、減速過程平滑，電流沖擊小，大大減輕了機械沖擊的強度。
（4）采用芯片控制和PLC外端電路接口相結合，使調速系統具有很高的可靠性，同時利用PLC強大的控制能力,易于實現現場靈活的控制方式。
（5）機內具備回饋單元，再生能量回饋給電網，系統實現四象限運行。
（6）機內具備完備的安全保護功能。
(7)節能效果顯著。
2用戶情況介紹
用戶絞車提升機電機型號為JR126-6，155KW，額定電流為296A。提升機為雙筒提升，直井，選用風光提升機變頻器JD-BP32-185T（185KW）。
3風光提升機變頻器
風光JD-BP32-185T提升機變頻器采用西門子新型IGBT作為主回路功率器件，由微處理器實現全數字化控制。其控制軟件專門為提升機類負載設計，充分考慮了提升機實際運行中的各種特殊要求，采用各種措施保證系統的安全運行,并且可以設置多種參數以滿足提升機在不同工況下運行的需要。
本提升機變頻器具有以下特點：
¨ 主回路功率單元模塊化設計，維護簡單。
¨ 采用能量回饋單元、剎車電阻單元處理再生能量，節能效果顯著，可滿足電機四象限運行的要求。
¨ 具有完整的保護措施：提升機變頻器除具有短路、過壓、欠壓、過流、過熱等一般保護功能外，還提供了外部故障信號輸入、開機聯鎖保護、內置自動減速程序等專用功能。
¨ 具有良好的轉矩特性：啟動力矩大于2倍的額定轉矩，制動力矩大于額定轉矩，6Hz時的低頻力矩大于1.6倍額定轉矩。
¨ 風光提升機變頻器提供完善的輸入輸出接口電路，內設PLC，既可以與新裝系統實現配套使用，也可以對老系統進行改造，可以接受DC 0-5V、DC 0-10V 和4-20mA工業標準信號。用于系統改造時，增加遠控裝置,就可以實現工頻與變頻的相互轉換，監視系統的操作和運行狀況等功能。接口電路如圖1示。
圖1 風光提升機變頻器輸入輸出接口電路
接口電路實現了變頻器與控制系統的無縫連接，包括正、反轉控制，速度調節(可以采用檔位調節方式，也可以采用模擬量輸入方式)，與外部電路的連鎖功能(“松閘”、“急停”信號用于與制動閘及制動油泵連鎖，“安全回路”及故障輸出信號用于與系統安全回路實現連鎖)，各種狀態指示等各種功能。
4風光提升機變頻器JD-BP32-185T主回路結構
圖2 風光提升機變頻器JD-BP32-185T主回路結構
5風光提升機變頻器JD-BP32-185T主要功能
(1) 回饋制動
變頻器采用能量回饋單元將再生能量回饋給電網，從而實現變頻器的四象限運行。
(2) 能耗制動
能耗制動單元可單獨使用，也可以與能量回饋單元配合使用。
(3) 直流制動
主令控制器給出“正轉”或“反轉”命令后，如果沒有給出“松閘”信號，變頻器會在電機上施加直流制動轉矩，確保松開制動閘過程中重車不下滑。在給出“松閘”信號后，變頻器開始運行。
制動油泵開啟后，若不小心松開制動閘觸動“松閘”行程開關，變頻器接收到“松閘”信號，同時在電機上施加直流制動轉矩，確保重車不下滑。
當重車在井筒中間停車時，變頻器由高速至停機后，隨之施加直流制動轉矩使電機停止轉動，當機械制動起作用后，方去掉直流制動，使重車靠機械抱閘的作用停止。
(4) 多段速
變頻器內部預置了五個速度段，分別對應于變頻器不同的運行頻率,以適應控制系統對提升機不同運轉速度的要求。
各速度段對應頻率可以分別設置，以滿足各種工況運行需要。
(5) 自動減速
變頻器接收到系統給出的減速信號后，啟動機內的減速程序，按照設定要求將提升機的運行速度逐漸降低。
(6) 緊急停車
變頻器提供了緊急停車信號輸入端子，急停信號動作后，變頻器立即停止輸出，電機處于自由運轉狀態，然后依靠機械制動裝置停車。
6系統方案
電控系統與變頻器配套使用，系統已經提供了與變頻器的接口，可按照各自的接線說明正確連接。
改造提升機用變頻器是在原提升機電控系統的基礎上，用變頻調速系統替代原工頻調速系統，同時保留工頻調速系統，使兩套系統互為備用，增加系統運行的可靠性。改造時需要增加工、變頻轉換功能。系統運行前，將主回路和控制回路各轉換開關切換至相應的變頻或工頻位置。具體接法如下:
（1） 主回路
增加三個三刀雙擲開關（QS1、QS2、QS3）作為主回路切換裝置，三相電源、定子線圈、轉子線圈分別接至相應開關的刀位置。如圖3(a)、(b)所示。
(a)
(b)
圖3 主回路工、變頻切換原理圖
所有開關切換至變頻位置時，三相電源經雙擲開關QS1、自動空氣開關QA接至變頻器輸入端子（R、S、T）（同時將零線接至變頻器零線端子N），變頻器輸出端子（U、V、W）經雙擲開關QS2接至電機定子線圈，繞線電機轉子線圈經雙擲開關QS3后處于短接狀態。
所有開關切換至工頻位置時，三相電源經雙擲開關QS1、QS2接至定子線圈，繞線電機轉子線圈經QS3接至原調速電阻裝置。
(2)控制回路
變頻器遠控裝置用做工、變頻控制回路的切換裝置。遠控裝置內用七個雙刀雙擲開關作為正、反轉和五段速的切換部件，其原理如圖4所示。
圖4控制回路工、變頻轉換原理圖
圖4中，虛線方框內表示的是一個雙刀雙擲開關，LK3、LK4分別表示主令控制器的正轉和反轉觸頭，LK5、LK6、LK7、LK9、LK11分別表示主令控制器的五個檔位觸頭。
所有控制開關切換至變頻位置時，七組變頻器控制線與主令控制器對應觸頭接通，相應工頻控制線與主令控制器對應觸頭斷開，系統切換到變頻調速狀態；所有控制開關切換至工頻位置時，七組工頻控制線與主令控制器對應觸頭接通，相應變頻器控制線與主令控制器對應觸頭斷開，系統切換到原工頻調速狀態。
七個雙刀雙擲開關在遠控裝置上的排列如圖5所示，圖中已經標出了變頻和工頻所在位置。
圖5遠控裝置切換開關示意圖
遠控裝置除提供了控制回路工、變頻轉換功能外，還提供了上升、下降、故障、減速以及五段速的指示功能。
圖6遠控裝置接線端子示意圖
安裝遠控裝置時應先將操作臺主令控制器各相關觸頭兩端原工頻控制線拆下，接于遠控裝置相應端子(a1，a2)-(i1,i2),再將（Ka1,Ka2）-(Ki1,Ki2)接于主令控制器各相應觸頭兩端。說明如下：
+24V，COM，急停，松閘，正轉，反轉，一檔-五檔，上升、下降、減速、故障指示分別接變頻器對應控制回路端子。遠控裝置接線端子示意圖如圖6示：
(Ka1,Ka2)：接正轉觸頭 (a1,a2)：接原正轉控制線
(Kb1,Kb2)：接反轉觸頭 (b1,b2)：接原反轉控制線
(Kc1,Kc2)：接一檔觸頭 (c1,c2)：接原一檔控制線
(Kd1,Kd2)：接二檔觸頭 (d1,d2)：接原二檔控制線
(Ke1,Ke2)：接三檔觸頭 (e1,e2)：接原三檔控制線
(Kg1,Kg2)：接四檔觸頭 (g1,g2)：接原四檔控制線
(Ki1,Ki2)：接五檔觸頭 (i1,i2)：接原五檔控制線
7操作與控制
由于變頻器提供了適應提升機現場應用的完善的接口，依據提升機控制系統的不同，采用適當的接線方式，就可以實現靈活的操作方式。
對于舊系統改造用變頻器，為了不改變原來的操作習慣，可以用原來的操縱系統操作變頻器，用遠控裝置切換工頻與變頻運行方式，兩個系統之間可以實現無縫連接。
變頻調速系統可以實現自動運行和手動運行兩種方式：
(1) 自動運行方式
利用機內PLC強大的控制能力，通過設置適當的參數，變頻器就可以實現自動化運行，極大地提高了提升機的運行效率。
(a) 正轉時運行速度曲線
(b) 反轉時運行速度曲線
