新型的矿井提升机电控系统

阻调速系统中 , 提升机等速段运行结束进入减速段 的瞬间, 驱动电动机的主电源断电 , 延时后接入制动 电源 , 此时提升机处于失控状态, 据统计提升机超速 保护大多发生在该时刻, 由于进入减速区的瞬间提 升机因惯性的作用 , 速度不仅不减速反而会提高 , 发 生超速故障时提升机紧急停车, 由于设备运行速度 很高紧停对人员和设备的安全影响非常大。采用了 变频运行状态的提升机 , 从启动、 加速、 等速、 减速、 爬行到停车, 全过程拖动电动机运行, 不仅消除了提 升机控制过程的失控区, 而且大大提高了设备的安 全性能。 ( 2) 节能运行 从提升能耗方面 , 绕线转子串电阻调速又称转 差功率消耗型调速 , 提升机运行在加速、 减速和爬行 区间都有不同程度的能量消耗, 从设备长远运行来 看是非常不经济的调速方式。变频调速方式可实现 提升机在不同的运行速度输出不同的电功率, 因采 用先进的能量回馈技术实现提升机四象限运行, 当 电动机处于发电运行期间, 可将所发电能通过变频 器回馈电网。 JTDK-GBP型提升机高压变频电控系 统可同时满足设备的节能运行要求。 表 1 将提升机的变频调速、 直流调速和绕线转 子电动机串电阻等不同调速方案进行比较, 通过分 析不难发现 , JTDK-GBP 型提 升机高压变频 电控系 统较其他调速具有不可替代的优势。
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新型的矿井提升机电控系统
赵辉
( 焦作华飞电子电器股份有限 公司 , 河南 焦作 454000)
摘
要:
采用全数字矿井提升机电气控制设备和高压变频器构成的 JTDK-GBP 型提升机高压变
频电控系统 , 全面优化和完善现有矿井提升机控制技术。 重点介绍 JTDK-GBP 提升机高压变频电 控系统的构成和主要性能 、 特点 , 为用户的选型提供参考 。 关键词 : 矢量控制; 四象限运行; 能量回馈; 安全回路双线制 中图分类号: TM 921 . 51 文献标识码: B 文章编号: 1001- 0874( 2009) 04- 0019- 04
技术性能 功率因数 进线谐波 出线谐波 调速特性 安全性能 运行效果 节电效果 使用设备量 使用维护量 外部接口 事故分析 系统造价 安装调试
3 结语 ( 1) JTDK-GBP型提升机高压变频电控系统构
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WAM S系统在煤矿电网实时动态安全监测系统的研究
汪玉凤 , 樊鹏 , 刘昕霞
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专利产品, 实现提升机的工艺过程的各种控制逻辑 和保护功能。控制过程以按行程给定速度的速度闭 环控制原则 , 具有逻辑编程简单、 安全保护可靠、 状 态显示齐全、 故障报警语言化等功能。设备具有强 大的组网和通讯功能, 可方便地实现与矿山自动化 监控网络交换信息, 极大地提高了矿井管理水平的 现代化。 提升机运行过程中, 由主控台按设定的运行要 求输出给定信号给高压变频调速柜, 再由变频调速 柜连续调节电动机运行速度。 此外, 本主控台自身具有应急提升功能, 在不添 加任何外部硬件的情况下 , 当可编程控制器出现故 障时, 能实现故障状态下的临时低速开车。 ( 2) 高压变频调速柜 四象限矢量控制型高压变频调速柜是电动机调 速的关键设备, 具有低速大转矩输出特性 , 能满足交 流提升机四象限连续调速的运行要求。加速和等速 运行期间, 电动机在电动状态, 变频器从电网吸取能
表 1 不同调速方案性能比 较
对比内容 交流 高压变频调速 高 高 小 小 连续 良好 良好 好 4台 小 少 易 适中 易 直 流调 速 中 低 中 中 连续 良好 良好 好 12台 大 多 中 适中 中 交 流 转子串电阻调速 低 高 无 无 有级 差 差 差 7台 大 多 难 低 复杂
图 3 功率单元原理图
Ab stract :
Consisting of all dig ita l e lectric control equ ipm ents and high -vo ltage frequency converter , the h ig h -
vo ltage frequency converter contro lled syste m of JTDK-GBP type m in e ho ist ing w ill fully opti m ize and i m prove the electric contro l techno lo gy o f the ex ist ing m in e hois. t T he fundam en tal const ituen,t the m ain perform ance and character is tics of h ig h -vo ltage converter electric contro l system of JTDK-GBP ho ist are syste m atica lly in troduced to g iv e the reference of selection and applicat io n fo r the user . Keyw ords : vector contro;l four -quadrant runn in g ; energy feedback ; safety circuit double- line system 机电控系统应具备的所有安全保护功能。司机可操 作主控台上的操作手把 ( 如手闸、 主令控制器 ) 、 开 关及按钮控制提升机运行, 通过指示灯和人机界面, 能及时掌握提升机的运行状态及运行参数。
图 1
JTDK-G BP 型提升机高压变频电控系统原理框图
主控台充分满足我国提升机电控设备 安全回 路双线制 , 主要控制器件多样化 的设计原则, 以可 编程控制器作为核心控制器件 (如 FX2N 和 S7 -200 、 S7 -300 和 S7 - 400 等 ) , 配以可调闸模块、 电源模块、 语言报警模块等焦作华飞电子电器股份有限公司的
量驱动电动机产生电动力。提升机在减速和负力运 行时 , 电动机在发电状态, 变频器工作于逆变状态, 将电动机发电产生的能量回馈电网。 变频调速柜的主回路采用功率单元串联结构, 由移相隔离变压器、 功率单元组及控制器 3 部分组 成。高压交流电源经过隔离变压器变换成为一系列 的低压电源, 各低压电源经相应的功率单元整流、 滤 波、 逆变后 , 串联叠加成高压交流电驱动电动机。该 方案利用低压整流、 逆变器件获得了高电压输出 , 在 理论上通过改变串联级数, 输出电压可以达到任意 幅值。它具有功率因数高、 谐波含量低的显著特点, 适用于 3 kV、 6 kV、 10 kV 等级鼠笼型电动机和交流 绕线转子电动机转子短接方式调速。以图 2 为例, 6 kV三相电源接到移相隔离变压器的一次侧, 二次 侧每相输出六路互差 10 相位角的 658 V 低压电源, 每路电源输出到功能结构相同的功率单元, 各功率 单元单相逆变桥的两个输出端顺次相连 , 叠加后可 得到一线电压 6 kV 的接近正弦的多阶梯波形。
图 2 6 kV 电 压的主回路原理图
1) 移相隔离变压器。采用 H 级的 Nom ex 纸作 为绝缘材料 , 带有温度保护功能 , 属于干式免维护设 备。为了防止对电网的 3 次 ( 及 3 的倍次 ) 谐波干 扰 , 整流型变压器一般采用 Y d 联结 , 即一次侧为星
形接法, 二次侧为三角形接法 , 主要优点是二次侧的 3 次 ( 及 3 的倍次 ) 谐波电压能相互抵消 , 不会耦合 到变压器的一次侧。单元串联多重化的高压变频器 的二次侧各绕组间 , 采用延边三角形的办法来实现
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移相, 不仅可消除 3 倍次谐波, 而且实现了多重化整 流。 以图 2 为例 , 移相变压器将输入 6 kV 高压电源 降到每相输出六路且互差 10 相位角的 580 V 低压 电源; 各低压单元的输出能直接串联 , 无需担心短路 和环流的问题。由于采用了 36 脉波 整流, 消除了 37 次以下谐波及 3倍次谐波 , 变频调速柜能满足电 网对谐波的要求。 2) 功率单元组。输入电源端 U、 V、 W 接变压 器二次线圈的三相低压输出 , 三相二极管全波整流 为直流环节电容充电 , 电容上的电压提供给由 I GBT 组成的单相 H 形桥式逆变电路。其原理见于图 3 。 功率单元通过光纤接收信号 , 采用矢量正弦波脉宽 调制 ( PWM ) 方式 , 控 制 Q1 ~ Q4IGBT 的导 通和关 断 , 输出单相脉宽调制波形 , 每个单元有 3 种可能的 输出电压状态。功率单元具有有源逆变能量回馈功 能 , 当电机处于制动状态, 电容器上的直流电压达到 有源逆变起动的门槛电压时 , 电源自动起动有源逆 变 , 将电机及其负载的机械能转化为电能 , 回馈到电 网中去。
Research onW AMS in the Real line Dynam ic W ide Monitoring System of CoalM ine Power G rid
WANG Yu-f eng , FAN P eng , LIU X in-x ia
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( 1. 辽宁工程技 术大学 电气与控制工程学院 , 辽宁 葫芦岛 125105; 2 . 清华同方北京同方电子科技有限公司 , 北京 100085)
摘
要:
针对广域测量系统 ( WAMS) 在煤矿电网实时动态全监测系统中的功能定位作用, 提出
了基于组态软件的上位机监测系统的设计 , 不仅可完善该系统的功能, 而且实现煤矿电网动态观测 数据的可视化。 关键词 : WAM S 广域测量系统; 调度自动化; 功能定位 ; 组态软件 中图分类号: TM 732 文献标识码: B 文章编号: 1001- 0874( 2009) 04- 0022- 03
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JTDK-GBP 型提升机高压变频电控系统的构成 随着交流电动机的变频调速技术的快速发展 ,
交流电动机在高性能变频器的驱动下可获得与直流 电动机相似的机械特性。图 1 为电 控系统原理框 图 , 它以高压变频调速柜作为电动机驱动设备 , 主控 台作为提升机工艺控制和安全保护控制设备构成的 矿井提升机电气控制系统。该系统的主回路由高压 馈电开关、 高压变频调速柜及高压电动机组成 , 矿井 提升的工艺实现和安全保护功能由主控台和外部辅 助控制设备构成。系统除了配电设备外, 只有高压 变频调速柜和主控台两台控制设备, 是目前最简洁 的提升机电控解决方案。 ( 1) 主控台 主控台是该电控系统的控制核心 , 该设备采用 操作台式结构, 除位置、 速度、 温度、 压力、 电流等必 要的信号采集传感器和终端执行设备外, 所有控制 回路及操作全部集中于操作台中。该设备完成矿井 提升工艺过程的全部控制要求的功能, 可实现提升
3) 变频器提供全中文操作界面。主要担负信 息处理和与外部的通讯联系 , 与监控共同实现变频 器的网络化控制。通过主控板和 I/O 接口板通讯来 的数据 , 计算出电流、 电压、 功率、 运行频率等运行参 数 , 并实现对电机的过载、 过流告警和保护。通过 RS232 通讯口与主控板连接和 RS485 通讯口与 I/O 接口板连接 , 实时监控变频器系统的状态。 2 系统特点 JTDK-GBP 型提升机高压变频电控系统具有构 成设备数量少、 安全性和 可靠性高、 智能化程度先 进、 无故障运行时间长及安装维护简便等显著特点。 ( 1) 安全可靠 从提升安全方面, 在绕线转子电动机转子串电
New Generation of M ine Ho is t E lectric Control System
ZHAO H ui
( Jiaozuo H uafe i E lectronic A ppliance Stock Co . , L td. , Jiao zuo 454000 , Ch ina)