畢業(yè)設(shè)計(jì)煤礦主斜井皮帶系統(tǒng)自動(dòng)化改造

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）學(xué)校: 學(xué)院: 專業(yè): 班級(jí)發(fā)題日期：撰寫(xiě)期限：答辯日期：題目：河?xùn)|煤礦主斜井皮帶系統(tǒng)自動(dòng)化改造學(xué)生姓名：學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師： 職稱：教授河?xùn)|煤礦主斜井皮帶系統(tǒng)自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)教師學(xué)員姓名學(xué)號(hào)論文題目河?xùn)|煤礦主斜井皮帶系統(tǒng)自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)(論文選題來(lái)源原：)主井皮帶機(jī)是煤礦的中樞，一旦皮帶機(jī)出了故障，將造成全礦停產(chǎn)。原有系統(tǒng)米用交流 繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)效率低，損耗大。整個(gè)系統(tǒng)效率低，調(diào)速范圍有限，穩(wěn) 定性差。采用 VT710高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)平衡控制模式，以達(dá)到理想的同步控制效果。設(shè)計(jì)(論文)的研究目的，對(duì)象，目標(biāo)，內(nèi)容，方法：1研究目的：煤礦井下皮

2、帶系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，保證安全性和可靠性2研究對(duì)象：煤礦井下皮帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3預(yù)期達(dá)到目標(biāo)：對(duì)煤礦井下皮帶控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)4研究的內(nèi)容：地面變電所改造設(shè)計(jì)，井口供電改造設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算，地面及井下咼低 壓設(shè)備選擇，保護(hù)裝置，地面及井下接地等。5實(shí)施安排情況：(1) 4月1日-4月30日，選擇設(shè)計(jì)的課題，搜索有關(guān)資料，現(xiàn)場(chǎng)熟悉設(shè)備情況(2) 5月1日-5月30日，確定方案，繪制圖紙，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)(3) 6月1日-6月20日，修改定稿，打印裝訂6參考資料：【1 】Moha n,Un dela nd,Tobb in s.PowerElectronics-Converters,Applicati

3、ons and Design(Third Edition).北京：?jiǎn)J等教育出版社，2004【2】比馬爾K.博斯.現(xiàn)代電力電子學(xué)與交流傳動(dòng)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004【3】丁學(xué)文。4520的局限和改進(jìn)。電力電子技術(shù)，1993,27 (4)： 59-61【4】張崇巍，張興。PWM!流器及其控制。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 (10)【5】蔡宣二，龔紹文。咼頻功率電子學(xué)。北京：科學(xué)出版社，1993【6】邢巖，蔡宣三。高頻功率開(kāi)關(guān)變換技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005【7】朱仕海，吳偉民，錢(qián)照明。一種新型高性能功率因數(shù)效正整流電路。電工電能新技術(shù)，2003,22 (4)： 68-71輔導(dǎo)教師評(píng)

4、語(yǔ)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)學(xué)號(hào)姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目指導(dǎo)老師時(shí)間地點(diǎn)河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng) 自動(dòng)化改造河?xùn)|煤礦本設(shè)計(jì)是在煤礦實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上完成的。通過(guò)對(duì)河?xùn)|煤礦的實(shí)地考察，結(jié)合該礦井下皮帶系統(tǒng) 現(xiàn)有生產(chǎn)運(yùn)輸水平和可行性改造，在原有供電運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上根據(jù)煤炭生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)在的生產(chǎn)需求進(jìn)一步改進(jìn)和完善。河?xùn)|煤礦系300萬(wàn)噸大煤礦，井下皮帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：地面變電所改造設(shè)計(jì)，井口供電 改造設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算，地面及井下高低壓設(shè)備選擇，保護(hù)裝置，地面及井下接地等。河?xùn)|煤礦井下皮帶供電系統(tǒng)包括井上供電系統(tǒng)和井下供電系統(tǒng)兩部分。為保證供電的安全， 可靠，又考慮河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng)20年的服務(wù)期限，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩

5、方面對(duì)其進(jìn)行整體改造設(shè)計(jì)，以達(dá)到滿足河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)的合理性。目錄1緒論 11.1 河?xùn)|煤礦基本情況簡(jiǎn)介11.2 河?xùn)|煤礦原始情況1摘要 主井皮帶機(jī)是煤礦的中樞，一旦皮帶機(jī)出了故障，將造成全礦停產(chǎn)。原有 系統(tǒng)采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)。 電動(dòng)機(jī)效率低， 損耗大。 整個(gè)系統(tǒng)效 率低，調(diào)速范圍有限，穩(wěn)定性差。采用VT710高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)平衡控制模 式，以達(dá)到理想的同步控制效果。關(guān)鍵詞：皮帶運(yùn)輸機(jī) 高壓變頻器 同步控制ABSTRACTThe main shaft belt machine is the hub of the coal mine, once the belt m

6、achine broke down, the whole mine will stop production. The original system used alternating wound-rotor motor series resistance speed control system. Motor is inefficiently and big loss. The whole system is inefficient and limited the scope of speed, poor stability. Weuse torque automatic balance c

7、ontrol mode based on VT710 High-voltage inverter in order to achieve the desired effect of synchronization.Key words: Transport belt High-voltage inverter Synchrony control1 緒論 本設(shè)計(jì)為了保證河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng)改造升級(jí)， 保證其供電系統(tǒng)運(yùn)行的安 全性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性， 不但要求監(jiān)測(cè)監(jiān)控和保護(hù)效果要好， 也要求在設(shè)計(jì)中嚴(yán) 格遵守國(guó)家煤礦設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，保證其皮帶運(yùn)輸及供電系統(tǒng)的可靠性和安全 性，盡量避免和減少因系統(tǒng)供電和

8、設(shè)備保護(hù)問(wèn)題給煤礦帶來(lái)的不安全因素。1.1 河?xùn)|煤礦基本簡(jiǎn)介 河?xùn)|煤礦隸屬于山西省焦煤集團(tuán)下屬的汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，建設(shè)于建國(guó)初 期，是第一批國(guó)有大型煤炭企業(yè)，位于山西省境內(nèi)中部，介休市境內(nèi)，南同蒲鐵 路，大運(yùn)高速和大運(yùn)二級(jí)公路由本區(qū)西南部經(jīng)過(guò)，其中大運(yùn)二級(jí)公路距礦區(qū)僅 1km南同蒲鐵路從礦區(qū)經(jīng)過(guò)，由礦區(qū)東北方向經(jīng)介休抵達(dá)太原，由礦區(qū)東南方 向經(jīng)靈石縣抵達(dá)臨汾和運(yùn)城， 礦區(qū)內(nèi)有簡(jiǎn)易公路與干線公路相通， 采用汽車外運(yùn) 煤可通過(guò)大運(yùn)高速和大運(yùn)二級(jí)公路直接運(yùn)往全國(guó)各地， 采用火車外運(yùn)煤可通過(guò)南 同蒲鐵路運(yùn)出。礦區(qū)交通十分便利。1.2 河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng)原始情況河?xùn)|煤礦主斜井現(xiàn)采用 DTII1000/

9、2*280 皮帶生產(chǎn)，皮帶機(jī)傾角 16 度，皮帶 為鋼繩芯強(qiáng)力皮帶，皮帶寬1000mm帶速2.5M/S,厚度20mm皮帶機(jī)總長(zhǎng)約634m 皮帶總長(zhǎng)約為1350m:；皮帶機(jī)在猴車一側(cè)設(shè)有護(hù)欄裝置，機(jī)架連接采用螺栓連 接，地腳螺栓現(xiàn)澆固定，機(jī)架連接長(zhǎng)度 3M皮帶采用單臺(tái)功率280KV，6KV電機(jī) 雙機(jī)驅(qū)動(dòng)；張緊裝置采用重車張緊裝置；設(shè)備安裝總重約為 150T。皮帶單卷供貨長(zhǎng)度150M皮帶接頭十個(gè)，其中一個(gè)為試驗(yàn)接頭；安裝皮帶配電控制設(shè)備一套河?xùn)|礦生產(chǎn)區(qū)供電形式為雙回路環(huán)形供電，電源取自崔家溝35K V區(qū)域變電所的兩段母線，其中， 611 回路供河西溝地面變電所， 604回路供風(fēng)井地面變電 所，兩變

10、電所之間通過(guò)架空線路相聯(lián)。架空線全部采用鐵塔架設(shè)，導(dǎo)線采用 LGJ 240,總長(zhǎng)6.15km。河西溝地面變電所引出兩躺 6KV線路供給主斜井為電源， 主斜井強(qiáng)力皮帶為6KV高壓開(kāi)關(guān)控制。河?xùn)|礦井下采用分區(qū)式供電， 分新、舊區(qū)兩變電所供電。 新區(qū)由風(fēng)井地面變 電所向井下中央變電所供電，兩趟MVV-6-3 X 240交聯(lián)電纜，一趟工作，一趟熱 備用。中央變電所所帶負(fù)荷約為 4720KW。主井皮帶原采用兩臺(tái)高壓電機(jī)拖動(dòng)，整套系統(tǒng)工作是由兩臺(tái)315KW/6KV高壓 異步電動(dòng)機(jī)并聯(lián)拖。 原有系統(tǒng)采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)。 該調(diào)速系統(tǒng) 屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速的平滑性差，低速時(shí)機(jī)械特性較軟，靜差率較大，

11、電阻上消 耗的轉(zhuǎn)差功率大， 節(jié)能效果較差， 啟動(dòng)過(guò)程和調(diào)速換擋過(guò)程中電流沖擊大， 中高 速運(yùn)行振動(dòng)大， 安全性較差。 該調(diào)速系統(tǒng)在解決電機(jī)間同步， 以及處理不均的問(wèn) 題是能力明顯不足。 機(jī)械磨損和老化問(wèn)題日趨嚴(yán)重， 性能逐年降低， 故障率增加， 設(shè)備維修難度大，電動(dòng)機(jī)效率低，損耗大。整個(gè)系統(tǒng)效率低，調(diào)速范圍有限，穩(wěn) 定性差。2 河?xùn)|煤礦井下皮帶系統(tǒng)自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)方案及論證近幾年隨著電力電子技術(shù)、 微電子技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的高速發(fā)展， 交流變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展也十分迅速，其性能也勝過(guò)其他任何一種交流調(diào)速 ( 如降 壓調(diào)速、滑差調(diào)速、液力耦合器等 ) 方式，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，調(diào)速范圍廣，

12、節(jié)能顯著。 尤其是最近高壓變頻器的飛速發(fā)展， 讓高壓電機(jī)高性能地調(diào)速變?yōu)楝F(xiàn) 實(shí)。2.1 總體說(shuō)明2.1.1 機(jī)械部分的總體方案是 ：采用防爆電機(jī)，通過(guò)減速器(SEW驅(qū)動(dòng)膠帶輸送機(jī)，其中主斜井采用 1.2 米礦用阻燃鋼芯膠帶(ST2000N/m),配置雙630KW勺6KV電機(jī)驅(qū)動(dòng)；上倉(cāng)采用1米礦用阻燃鋼芯膠帶(ST1000N/m),配置雙280KW勺1140V電機(jī)驅(qū)動(dòng)；+ 560平巷采用1米礦用阻燃鋼芯膠帶(ST2000N/mi),配置三355KW勺1140電機(jī)驅(qū)動(dòng)。2.1.2 電控系統(tǒng)的總體方案是 ：采用高/ 中壓變頻器作為各膠帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)及調(diào)速裝置，依靠高效可靠的檢測(cè) 及保護(hù)裝置，利用先進(jìn)的P

13、LC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一膠帶輸送機(jī)的集中控制 （變頻調(diào) 速、起停控制、安全保護(hù)等功能）以及多條膠帶輸送機(jī)之間的智能聯(lián)動(dòng)控制（順 / 逆煤流起停、給煤機(jī)聯(lián)動(dòng)、煤倉(cāng)閉鎖等功能） ，并借助視頻系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)和網(wǎng) 絡(luò)化上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)無(wú)人值 守、有人巡視的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)提升安全、節(jié)能降耗、減員提效的綜合效益。 本系統(tǒng)是嚴(yán)格按照煤炭安全規(guī)程的有關(guān)要求設(shè)計(jì)，所用井下電氣設(shè)備均采用符合M2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)煤礦安全規(guī)程 2009 版煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中國(guó)調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 12668爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求GB 3836.4-2000爆炸性

14、環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求 GB 3836.1-2000 礦用一般型電氣設(shè)備 GB 12173-90煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求 MT 209-90MT 73-92 煤礦用輸送帶機(jī)托輥尺寸系列MT 113-1995 煤礦井下用聚合物制品阻燃抗靜電性通用試驗(yàn)方法和判定規(guī) 則MT/T 154.4-1995 煤礦用帶式輸送機(jī)型號(hào)編制方法MT/T 318.1-1997 煤礦用輸送帶機(jī)械接頭技術(shù)條件MT 400-1995 煤礦用帶式輸送機(jī)滾筒尺寸系列MT/T 467-1996 煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)算MT/T645-1997 煤礦用帶式輸送機(jī)滾筒與相鄰槽形托輥組之間的距離計(jì)算 公式MT6

15、54-1997 煤礦用帶式輸送機(jī)安全規(guī)范MT/T 655-1997 煤礦用帶式輸送機(jī)托輥軸承技術(shù)條件MT/T 661-1997 煤礦井下用電器設(shè)備通用技術(shù)條件MT/T 668-1997 煤礦用阻燃鋼絲繩芯輸送帶技術(shù)條件MT/T681-1997 煤礦用帶式輸送機(jī)減速器技術(shù)條件JB/T7330-94 電動(dòng)滾筒MT 820-2006 煤礦用帶式輸送機(jī)技術(shù)條件MT 821-2006 煤礦用帶式輸送機(jī)托輥技術(shù)條件MT/T 823-1999 煤礦用轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)MT 830-1999 煤礦用織物疊層阻燃輸送帶MT 872-2000 煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)條件MT/T 901-2000 煤礦井下用伸縮

16、帶式輸送機(jī)MT 912-2002 煤礦用下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)器技術(shù)條件MT962-2005 煤礦帶式輸送機(jī)滾筒用橡膠包覆層技術(shù)條件2.3 主斜井電控部分設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用變頻技術(shù) PLC 控制技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的安 全、節(jié)能、無(wú)人值守的運(yùn)行。? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：供電部分、變頻器部分、 PLC 控制部分、監(jiān)測(cè)保護(hù)傳感 器和監(jiān)控系統(tǒng)部分。? 配置 5 臺(tái)高壓柜（配置智能綜合保護(hù)裝置）和 1 臺(tái)低壓柜，留有與高壓柜實(shí)現(xiàn)RS485通訊的接口。? 主斜井皮帶配置2臺(tái)1000KW的6KV高壓變頻器，且變頻器之間設(shè)有實(shí)現(xiàn)均 轉(zhuǎn)矩和功率平衡得控制器，不設(shè)計(jì)工頻啟動(dòng)旁路。? 為皮帶系統(tǒng)配置各

17、類保護(hù)傳感器器件， 包括跑偏、 拉線、溫度、煙霧、堆煤、 打滑、縱撕、張力等，為煤倉(cāng)配置雷達(dá)型煤位傳感器，同時(shí)在關(guān)鍵點(diǎn)配置若 干視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)型攝像頭。? 設(shè)計(jì)一套PLC集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條皮帶的自動(dòng)操作和故障報(bào)警等功能,與傳感器、高壓柜綜保采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊，與監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行 通訊。? 配置一套具備閉鎖功能和聲光報(bào)警的信號(hào)系統(tǒng)及直通電話， 同時(shí)具備井底給 煤機(jī)、主斜井輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)顯示。? 配置一套皮帶在線檢測(cè)系統(tǒng)，采用無(wú)損探傷技術(shù)，對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行在線不間斷 檢測(cè)，在線檢測(cè)系統(tǒng)安裝在皮帶機(jī)下帶部位。? PLC與變頻器、與保護(hù)傳感器及供電部分采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊、

18、PLC之間、PLC與監(jiān)控系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。? 為皮帶運(yùn)輸設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記 錄，并能生產(chǎn)各類表格和報(bào)表，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。并能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能2.4 供電部分2.4.1 主斜井高壓供電主斜井井口房6kV供電系統(tǒng)：6kV采用單母線不分段接線方式，選用礦用一 般型高壓真空開(kāi)關(guān)柜，作為6kV系統(tǒng)受、饋電設(shè)備，包括5臺(tái)礦用一般型高壓柜，高壓柜采用 KNY28-1A型，配置為：進(jìn)線柜2 臺(tái)、變頻器出線柜2臺(tái)，PT柜1臺(tái)。高壓柜配置微機(jī)綜合保護(hù)裝置，完成主斜井井口房 6kV供電系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè) 量、控制、信號(hào)采集功能可實(shí)現(xiàn)上級(jí)調(diào)度，可進(jìn)行異地監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)

19、遙測(cè)、 遙信、遙控、遙調(diào)功能，通訊接口采用 RS485串行通訊。高壓柜技術(shù)性能：a、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)真空斷路器，額定短路開(kāi)斷電流 25kA;真空斷路器操作機(jī)構(gòu)選 用彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，交流220V操作，操作電源由PT提供。高壓真空斷路器采 用陜西寶光正規(guī)產(chǎn)品。b、開(kāi)關(guān)柜具有可靠的五防功能，并按有關(guān)規(guī)定配置接地裝置。c、開(kāi)關(guān)柜防護(hù)等級(jí)：外殼IP42;隔室門(mén)、斷路器室門(mén)打開(kāi)時(shí)為IP21。d、開(kāi)關(guān)柜配置柜內(nèi)照明及自動(dòng)溫控加熱器。e、每臺(tái)開(kāi)關(guān)柜配置智能操控裝置。反應(yīng)一次回路模擬圖、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器位 置、接地刀閘位置、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)、高壓帶電指示、高壓帶電閉鎖及溫度濕度控 制等功能。f 、裝有功電度表、無(wú)功電

20、度表、電流、電壓等測(cè)量?jī)x表。g、各斷路器具有監(jiān)視電源及跳閘的完整性。h、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)及柜間使用銅母線，柜間銅母線規(guī)格 TMY60X 6mmi 、開(kāi)關(guān)柜間母線采用熱塑套管絕緣。j 、每臺(tái)開(kāi)關(guān)柜的電流、電壓端子預(yù)留 20%作為備用。k、提供每臺(tái)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的元件說(shuō)明書(shū)、合格證。l 、提供備用小車一臺(tái)，備用真空斷路器一臺(tái); PT 柜熔斷器備用兩個(gè);二次控制回路熔斷器備用 10 個(gè)。m柜體顏色：緩定。n、 6kV 保護(hù)配置 采用微機(jī)保護(hù)單元（南自產(chǎn)品） ，就地安裝于高壓開(kāi)關(guān)柜上。6kV進(jìn)線保護(hù)單元（2塊，安裝于進(jìn)線柜面板上） 6kV母線絕緣監(jiān)視單元（1塊，安裝于PT柜面板上） 變頻器饋電柜保護(hù)單元（ 2 塊，

21、安裝于變頻器饋電柜面板上）2.4.2 380V 配電部分配置1臺(tái)低壓柜，采用固定式柜，礦用一般型，電壓等級(jí)為380/220V,雙進(jìn)線，單獨(dú)引線，手動(dòng)切換，中心點(diǎn)接地，主要為附屬設(shè)備及控制系統(tǒng)供電。柜 內(nèi)所有接觸器必須具有 2 常開(kāi) 2 常閉接點(diǎn)， 具有遠(yuǎn)方就地控制閉鎖功能， 并可就 地顯示送電、停電狀態(tài)。根據(jù)安全要求，各進(jìn)、出回路配置必要的保護(hù)裝置、測(cè) 量?jī)x表、工作及事故指示燈。低壓開(kāi)關(guān)柜額定電壓：380V,最高工作電壓：400V,主要電氣元器件選擇 國(guó)外知名品牌產(chǎn)品（AB施耐德）。低壓開(kāi)關(guān)柜饋出回路包括：輸送機(jī)附屬設(shè)備380V低壓負(fù)荷：潤(rùn)滑油泵電機(jī)， 2回， 15A冷卻風(fēng)扇電機(jī)， 2回， 3

22、0A 制動(dòng)液壓站電機(jī)， 2回， 15A 控制系統(tǒng)電源： 2回， 40A主斜井井口房其它低壓負(fù)荷主斜井井口房起重機(jī)， 1 回， 100A 主斜井井口房?jī)?nèi)硫化熱補(bǔ)器， 4 回， 63A 主斜井井口房照明， 1 回， 40A備用回路380V, 100A兩回380V, 63A兩回380V, 40A兩回2.4.3 井下配電部分井下配電部分是為主斜井皮帶井下給煤機(jī)供電，采用 AC660V電源，電源取 自“上倉(cāng)膠帶機(jī)頭變電所” ，需要配置一臺(tái)智能選用智能型隔爆真空磁力起動(dòng)器， 額定電壓660V,額定電流不小于20A,可直接或遠(yuǎn)距離控制給煤機(jī)，具有故障記 憶功能，留有地面主斜井井口房遠(yuǎn)控接口及通訊接口。2.5

23、 變頻器主斜井高壓變頻器采用日本明電舍 VT710型6KV高壓變頻器2臺(tái)，采用一拖 一方式分別為兩臺(tái)電機(jī)提供變頻電源， 不配置互投切換回路和工頻旁路回路， 變 頻調(diào)速裝置采用一體化設(shè)計(jì)， 集成隔離變壓器和變頻器兩部分， 隔離變壓器采用 可靠性極高、絕緣等級(jí)為 H 級(jí)、免維護(hù)設(shè)計(jì)的干式變壓器。同時(shí)配備專用的轉(zhuǎn) 矩平衡控制器，2.5.1 對(duì)高壓變頻器主要技術(shù)條件的要求主井皮帶機(jī)是全礦的流程中樞， 一旦皮帶機(jī)不能正常工作， 將造成全礦停產(chǎn)， 且 會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。 另外高壓變頻器須安裝在環(huán)境相當(dāng)惡劣， 煤灰比較重， 粉 塵大的場(chǎng)合。因此要求高壓調(diào)速系統(tǒng)具有極高的可靠性、穩(wěn)定性、防護(hù)性?；?以上工

24、作特點(diǎn)，變頻器設(shè)計(jì)中須滿足的主要技術(shù)條件如下 :（1）高壓變頻器具有高可靠性、穩(wěn)定性、防護(hù)性。長(zhǎng)期運(yùn)行的質(zhì)量指標(biāo) ;（ 2） 變頻器具有工頻運(yùn)行的旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，能夠讓電機(jī)切換到工頻 運(yùn)行;（3） 高壓變頻器能夠?qū)?3 臺(tái)電機(jī)的同軸同步軟啟動(dòng)，軟停止功能。起動(dòng)、停止 能按所設(shè)定的皮帶特性曲線運(yùn)行。 在運(yùn)行過(guò)程中能夠自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)和功率 平衡調(diào)節(jié) ;（ 4） 變頻器的輸出力矩不小于電動(dòng)機(jī)額定力矩的200%，可使電機(jī)能輸出 200%的起動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩1mi n。滿足負(fù)載變化大的承受能力和煤炭壓帶時(shí)的再起動(dòng)的能力;（5） 具有制動(dòng)能量和電機(jī)的轉(zhuǎn)差再生能量的利用功能;（6）須滿足煤礦電控系統(tǒng)的

25、功能接口和監(jiān)控要求 ;（7）皮帶運(yùn)輸機(jī)在煤量不大和在安裝皮帶的情況下要求降速運(yùn)行， 不需要滿負(fù)荷 運(yùn)行。利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速， 既符合工藝要求， 又達(dá)到 節(jié)能降耗的目的 ;（8）變頻器啟動(dòng)過(guò)程要求平穩(wěn)，無(wú)沖擊，另要求體積小，好搬運(yùn) ;（9）其它條件: 同軸兩臺(tái)電機(jī)采用共直流系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)分開(kāi)，單臺(tái)電機(jī)單獨(dú)控制。型皮帶運(yùn)輸機(jī)專用高壓變頻器主要設(shè)計(jì)方案（1） 控制架構(gòu)體系采用了 80c196mh六片單片機(jī)在虛擬總線的通訊格式下，任意主令其中一片為主 控 cpu 單元，其它自動(dòng)按序堆棧為從控 cpu 單元和子控 cpu 單元。再采用 rs-485 通訊方式與上位機(jī)監(jiān)控的人機(jī)界面

26、（彩色觸摸屏 ）聯(lián)機(jī)，形成一套皮帶機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn) 行特點(diǎn)的智能控制系統(tǒng)。 實(shí)現(xiàn)對(duì)三臺(tái)電機(jī)的同軸同步軟啟動(dòng)， 軟停止功能。 在起 動(dòng)、運(yùn)行、停止過(guò)程中能夠自動(dòng)地對(duì)轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)和功率平衡調(diào)節(jié)。(2) 高壓變頻器主電氣系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 同軸兩臺(tái)電機(jī)采用共直流母線系統(tǒng)， 調(diào)速系統(tǒng)分開(kāi)， 單臺(tái)電機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)、 集中控 制。高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)主回路如圖 2 所示。(3) 主回路硬件變頻器逆變器， 采用成熟的佳靈 jcp-6kv/500kw igbt 直接串聯(lián)高壓變頻器平臺(tái) 增、減。(4) 變頻的運(yùn)行和操作 采用高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行改造具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下 ; 變頻器操作 可以在本機(jī)控制， 也可在遠(yuǎn)程控制。 本

27、機(jī)控制是， 靠變頻系統(tǒng)內(nèi)置三臺(tái)觸摸屏來(lái) 設(shè)定運(yùn)行參數(shù)。 在觸摸屏上進(jìn)行運(yùn)行和停止操作。 遠(yuǎn)控時(shí)， 通過(guò)工作臺(tái)來(lái)對(duì)變頻 系統(tǒng)進(jìn)行外控操作。 工作臺(tái)上有高低速選擇， 可以根據(jù)工況需要來(lái)自由設(shè)定運(yùn)行 頻率，完全可以滿足工藝要求 。2.6 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)2.6.1 系統(tǒng)方式和措施及目標(biāo)jcc 型高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是采用直接“高高”變換形式，為 igbt 直接串聯(lián)兩 電平控制方式。輸入、輸出采用本公司獨(dú)特的 lc 濾波方式。這種方式對(duì)電網(wǎng)諧 波污染小，輸入功率因數(shù)高，可達(dá)到 98以上，諧波含量遠(yuǎn)低于 5，不存在諧 波引起的電機(jī)發(fā)熱、 噪音、輸出共模電壓等問(wèn)題。 此高壓系統(tǒng)針對(duì)三臺(tái)電機(jī)的工 作情況，在三臺(tái)

28、變頻間增加主從控制方式，其工作原理如圖 3 所示。 三臺(tái)變頻間通過(guò) rs-485+ 轉(zhuǎn)換模塊相互通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)交換。使用中可以任 意設(shè)置其中一臺(tái)為主機(jī)， 其余兩臺(tái)為從機(jī)。 在現(xiàn)場(chǎng)工況中優(yōu)先設(shè)置單獨(dú)的一臺(tái)電 機(jī)為主機(jī)，同軸兩臺(tái)電機(jī)為從電機(jī)。2.6.2 主機(jī)、從機(jī)的定義主機(jī)是變頻器群控中的首機(jī)， 其他變頻器都是從機(jī)， 主機(jī)只有一臺(tái)。 在運(yùn)行中只 對(duì)主機(jī)控制，全部從機(jī)同步地自動(dòng)跟隨主機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)算、 動(dòng)態(tài)運(yùn)行，保持良好的主、 從關(guān)系和功率平衡。按所設(shè)定目標(biāo)控制運(yùn)行模式穩(wěn)定運(yùn)行。2.6.3 主機(jī)、從機(jī)的設(shè)定在以實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)工藝條件中，可由用戶自主地設(shè)定一臺(tái)為主機(jī)，其他為從機(jī)。2.6.4 主機(jī)、從機(jī)的操作

29、運(yùn)行 主機(jī)控制從機(jī)的啟動(dòng)和停止。向從機(jī)發(fā)出主機(jī)的設(shè)定頻率參數(shù)、運(yùn)行 停止命令 跟蹤運(yùn)行與狀態(tài)執(zhí)行指令等， 收集各從機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況和故障等信息。 主機(jī)保 持與外控信息輸入與信息保持聯(lián)系。 運(yùn)行中只對(duì)主機(jī)操作與運(yùn)行參數(shù)設(shè)定， 從機(jī) 操作無(wú)效， 從機(jī)跟隨主機(jī)同步運(yùn)行。 主、從機(jī)的加、減速時(shí)間都需要設(shè)定為一致， 從機(jī)在機(jī)群全部停機(jī)后或電機(jī)接線是可單獨(dú)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。2.6.5 主從機(jī)的功率平衡和同步 先通過(guò)觸摸屏設(shè)定功率平衡系數(shù)， 0200可調(diào)。在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)各 自變頻器的直流母線電流檢測(cè)，送子機(jī) cpu 比較器與主機(jī)母線代碼電流數(shù)值比 較，獲得誤差信號(hào)，經(jīng)cpu運(yùn)算后，發(fā)出新的u/f調(diào)節(jié)的pw

30、m波形去實(shí)現(xiàn)功率平 衡運(yùn)行。另一路送入主從子機(jī)間相互交換數(shù)據(jù)、 存貯、各自顯示新的電量參 數(shù)。同時(shí)檢測(cè)各自變頻器的直流母線上出現(xiàn)的再生電壓波形和電壓差值， 通過(guò)主 機(jī)轉(zhuǎn)速預(yù)置值比較、運(yùn)算出轉(zhuǎn)差率，再由子機(jī)cpu調(diào)節(jié)頻率增益補(bǔ)償?shù)募踊驕p值， 來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的同步。2.6.6 主從機(jī)的故障顯示與處理 在運(yùn)行中若出現(xiàn)故障，故障機(jī)顯示“ lu ”“oud”“fl ”等提示。無(wú)故障機(jī)顯示 當(dāng)前運(yùn)行界面并作閃爍提示。只有故障機(jī)復(fù)位和無(wú)故障顯示時(shí)方可重新啟動(dòng)運(yùn) 行。在運(yùn)行中若主機(jī)出現(xiàn)故障全部機(jī)群作自由停止方式停機(jī)， 單臺(tái)從機(jī)出現(xiàn)故障 時(shí)單臺(tái)停機(jī)， 其余繼續(xù)運(yùn)行。 但在單臺(tái)故障排除后， 必須全部停止后再重新啟動(dòng)。

31、2.6.7 保護(hù)功能和顯示 變頻裝置系統(tǒng)有過(guò)電壓、過(guò)電流、欠電壓、短路、接地、過(guò)載、過(guò)熱、橋臂保護(hù) 等保護(hù)功能。一旦出現(xiàn)故障，變頻器將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。所有故障情況，均在 中文用戶界面上顯示出來(lái)， 預(yù)留打印功能接口。 便于用戶根據(jù)故障情況采取相對(duì) 措施。3 變頻器工作方式2.1 變頻器調(diào)速的原理 :3.1.1 什么是變頻器？ 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控 制裝置。*1: VVVF 改變電壓、改變頻率( Variable Voltage and Variable Frequency)的縮寫(xiě)。*2: CVCF 恒電壓、恒頻率( Constant Voltag

32、e and Constant Frequency )的縮 寫(xiě)。各國(guó)使用的交流供電電源， 無(wú)論是用于家庭還是用于工廠， 其電壓和頻率均 200V/60HZ( 50Hz)或100V/60Hz( 50Hz),等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電 （DQ。把直流電（DC 變換為交流電（AC的裝置，其科學(xué)術(shù)語(yǔ)為“ inverter ” （逆變器）。由于變頻器 設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“ inverter ”，故該產(chǎn)品本身就被命 名為“inverter ”，即：變頻器，變頻器

33、也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電 產(chǎn)品中不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機(jī)控制的變頻器， 既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供 電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“ inverter ” 的名稱進(jìn)行出售。變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。3.12電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變?r/min電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm.例如：4極電機(jī) 60Hz 1,800 r/min ，4極電機(jī)50Hz 1,500 r/

34、min，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成 比例。本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類 型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡(jiǎn)稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極 數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變?cè)撝祦?lái)調(diào) 整電機(jī)的速度。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào)，所以該值能夠在電機(jī)的外 面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。n= 60f/p ，n:同步速度，f:電源頻率，p:電機(jī)極數(shù)(3)5蠱亜2（17

35、）P式中：右一下I降了的頻率，Hs;P嵐極對(duì)叛S轉(zhuǎn)差率.由下式計(jì)算:改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 。如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。 特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問(wèn)題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻 器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓.（目的；保持磁通 恒定）例如：為了 使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從 60Hz改變到30Hz,這時(shí)變頻 器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。3.1.3 矢量控制是怎樣使電機(jī)具有大的轉(zhuǎn)矩的？轉(zhuǎn)矩提升: 此功能增加變頻器的輸出電壓，以使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平 方成正比的關(guān)系增加， 從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足

36、的 技術(shù),使用"矢量控制",可以使電機(jī)在低速，如（無(wú)速度傳感器時(shí)）1Hz （對(duì)4極電 機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為 30r/min ）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在 50Hz 供電輸出的轉(zhuǎn) 矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的 1 50 ）。對(duì)于常規(guī)的 V/F 控制，電機(jī)的電壓降隨著電 機(jī)速度的降低而相對(duì)增加， 這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足， 而使電機(jī)不能獲得足夠的旋 轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足， 變頻器中需要通過(guò)提高電壓， 來(lái)補(bǔ)償電機(jī)速度降低而 引起的電壓降。變頻器的這個(gè)功能叫做 "轉(zhuǎn)矩提升 " （*1）。轉(zhuǎn)矩提升功能是提高 變頻器的輸出電壓。 然而即使提高很多輸出電壓， 電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電

37、流相對(duì) 應(yīng)的提高。因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵(lì)磁分量） 。"矢量 控制 " 把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流 分量（如勵(lì)磁分量）的數(shù)值。 " 矢量控制 "可以通過(guò)對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn) 行優(yōu)化補(bǔ)償， 在不增加電流的情況下， 允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。 此功能對(duì)改善電 機(jī)低速時(shí)溫升也有效。3.1.4 變頻器制動(dòng)的情況 :1 ）: 制動(dòng)的概念 : 指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)） , 這時(shí) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速 .負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢(shì)能 . 動(dòng)能（由速度和重量確 定其大小 ）隨著物體的運(yùn)動(dòng)而

38、累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。 機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。 對(duì)于變頻 器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過(guò)程 .由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)。這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗。在 用于提升類負(fù)載 ,在下降時(shí), 能量（勢(shì)能）也要返回到變頻器 （或電源）側(cè),進(jìn)行制 動(dòng).這種操作方法被稱作 "再生制動(dòng)"，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng)。在減速期 間，產(chǎn)生的功率如果不通過(guò)熱消耗的方法消耗掉， 而是把能量返回送到變頻器電 源側(cè)的方法叫做 "功率返回再生方法 " 。在實(shí)際中， 這種應(yīng)用需要&q

39、uot;能量回饋單元 " 選件。2 ）怎樣提高制動(dòng)能力： 為了用散熱來(lái)消耗再生功率， 需要在變頻器側(cè)安裝 制動(dòng)電阻。 為了改善制動(dòng)能力， 不能期望靠增加變頻器的容量來(lái)解決問(wèn)題。 請(qǐng)選 用"制動(dòng)電阻 " 、"制動(dòng)單元"或"功率再生變換器 "等選件來(lái)改善變頻器的制動(dòng)容量3.1.5 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度改變時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣？1）工頻電源由電網(wǎng)提供的動(dòng)力電源（商用電源）2）起動(dòng)電流當(dāng)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器的輸出電流變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)。 3我們經(jīng)常聽(tīng)到下面的說(shuō)法： " 電機(jī)在工頻電源供

40、電時(shí)( *1)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng) 和加速?zèng)_擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些" 。如果用大的電壓和頻率起動(dòng)電機(jī)， 例如使用工頻電網(wǎng)直接供電， 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)沖擊 (大的起動(dòng)電流)。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電 機(jī)上的，所以電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小于工頻電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)矩值。 所以變頻器驅(qū)動(dòng)的 電機(jī)起動(dòng)電流要小些。通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小(速度降低)而減 些矢量控制的變頻器， 將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足， 甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸 出足夠的轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)變頻器調(diào)速到大于 60Hz 頻率時(shí)， 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低。 通 常的電機(jī)是按 50Hz(60Hz)

41、 電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi) 給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 . (T=Te,P<=Pe) 變頻器 輸出頻率大于 50Hz 頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下 降。當(dāng)電機(jī)以大于 60Hz 頻率速度運(yùn)行時(shí)，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以 防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。舉例，電機(jī)在 100Hz 時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到 50Hz 時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 1/2 。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào) 速.(P=Ue*le)3.1.6 電壓型與電流型有什么不同？ 變頻器的主電路大體上可分為兩類 : 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的 變頻器，直流回路的濾波

42、是電容 ; 電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器， 其直流回路濾波石電感。3.1.7 矢量控制 (VC) 方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流 la 、 lb、lc 、通過(guò)三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 la1lb1 ， 再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 lm1 、 lt1(lm1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流； lt1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流 )， 然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法， 求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量， 經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反 變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng) 機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)

43、兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定 子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量， 經(jīng)坐標(biāo)變換， 實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。 矢量控 制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。 然而在實(shí)際應(yīng)用中， 由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀 測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大， 且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢 量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。3.1.8 變頻器的四象限運(yùn)行用 4 象限描述電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)：首先確定兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是轉(zhuǎn)子受的電磁轉(zhuǎn) 矩m用Y軸，一個(gè)是運(yùn)轉(zhuǎn)方向n用X軸，那么四象限分別描述電機(jī)的四個(gè)運(yùn) 行狀態(tài)分別是： 象限為正轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)； 象限為反轉(zhuǎn)制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)； 象限為反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)；象限為

44、正轉(zhuǎn)制動(dòng)發(fā)電狀態(tài);相關(guān)公式(a) 電動(dòng)機(jī)的輸入功率眾所周知，電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的器件。 三相交流異步電動(dòng)機(jī)輸入的是 三相電功率P1:P = J3 UJ.cos 巴=3U1I1cos 玄(1)式中：P,-電動(dòng)機(jī)的輸入功率，kV;嘰一定子側(cè)的線電壓鼻V：U】一定子側(cè)的相電壓V ;I】一定千側(cè)的相電師A;cos丸一定干側(cè)的功率因數(shù)。(b) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率電動(dòng)機(jī)是用來(lái)拖動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的，因此，其輸出功率便是軸上的機(jī)械功率式(2)中：P2-電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率，KW; TM-電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩，N。mNm-電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速，r/min 。(c) 電磁功率的計(jì)算主磁通是穿過(guò)空氣隙與轉(zhuǎn)子繞組相連的部分，

45、是把能量傳遞給轉(zhuǎn)子的部分。他在 定子繞組中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)， 用E1表示，其有效值的計(jì)算如下：(3)Ei = 4.44Kf1Ni 先式中：比例常數(shù)；化一定干電流的頻率.Hz;兒一每相定子繞組的匝數(shù)； 込一主磁通的振幅值，Wb如上述，把能量從定子傳遞給轉(zhuǎn)子的是主磁通M而主磁通 M在電路中通過(guò)反電動(dòng)勢(shì)E1來(lái)體現(xiàn)，所以，電磁功率可計(jì)算如下：保持磁通不變的方法(5)即，在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，必須保持反電動(dòng)勢(shì) E1X和頻率fX的比值不變。但反電動(dòng)勢(shì)是由定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁通而感生的，無(wú)法從外部進(jìn)行控制。于是用保持定子側(cè)輸入電壓和頻率之比等于常數(shù)來(lái)代替 ：= const£( 6)式(13)中：

46、U1X 運(yùn)行頻率為fX時(shí)的輸入電壓，V。 所以，在改變頻率時(shí)，必須同時(shí)改變定子側(cè)的輸入電壓3.2變頻器的基本組成變頻器基本電路如下圖-幣流部分 2濾波邯分 3逆變部分4控制部分 5員戰(zhàn)圖1變頻器基本電路圖它由4個(gè)主要部分組成，分別是：1 整流部分，把交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海? 濾波部分，把脈動(dòng)較大的交流電進(jìn)行濾波變成比較平滑的直流電；3 逆變部分，把直流電又轉(zhuǎn)換成三相交流電，這種逆變電路一般是利用功率開(kāi) 關(guān)元件按照控制電路的驅(qū)動(dòng)、輸出脈沖寬度被調(diào)制的 PWM波，或者正弦脈寬調(diào) 制SPWM波，當(dāng)這種波形的電壓加到負(fù)載上時(shí)，由于負(fù)載電感作用，使電流連續(xù)化，變成接近正弦形波的電流波形；4 控制電路是用

47、來(lái)產(chǎn)生輸出逆變橋所需要的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)是受外部指 令決定的，有頻率、頻率上升下降速率、外部通斷控制以及變頻器內(nèi)部各種各樣 的保護(hù)和反饋信號(hào)的綜合控制等。 特別要指出的，通用變頻器對(duì)負(fù)載的輸出波形 都是雙極性SPW波，這種波形可以大幅度提高變頻器的效率，但同時(shí)這種波形使變頻器的輸出區(qū)別于正常正弦波，產(chǎn)生了變頻器很多特殊之處，需要使用者 予以重視。雙極性SPWh波如圖2所示,其中圖2（a）是三角形的載波與正弦形 信號(hào)進(jìn)行比較的情形，圖2（b）是比較后獲的SPWM波形圖2雙極性PWM波圖4系統(tǒng)控制策略4.1主斜井帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)（計(jì)算選型帶入值） 178.678m運(yùn)輸能力：提升高度：Q=12

48、00t/hH帶寬：B=1200mm帶速：V=4.0m/s輸送機(jī)水平長(zhǎng)度：Lh=623.619m傾角：a =16°物料粒度：0300 （原煤）受 料點(diǎn)：尾部一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置：頭部雙滾筒雙電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：YB2-4503-4，N=630kW n=1484rpm U=6kV 防護(hù)等級(jí) IP54，防爆,兩臺(tái)變頻調(diào)速系統(tǒng)：見(jiàn)電控部分減速器：ML3PSF110 i=25，壓力潤(rùn)滑，空冷，防爆，兩臺(tái)（SEW公司）聯(lián)軸器：水平分型蛇形彈簧聯(lián)軸器（樂(lè)兆）高速端（電機(jī)與減速器）：型號(hào)1120H,額定扭矩12674N- m兩個(gè) 低速端（減速器與傳動(dòng)滾筒）：型號(hào)1210H額定扭矩253900N - m兩

49、個(gè) 此外本帶式輸送機(jī)還要求帶有聯(lián)軸器護(hù)罩，以保證人員和設(shè)備的安全。盤(pán)式制動(dòng)裝置：型號(hào) KPZ-1400/148，兩臺(tái)制動(dòng)盤(pán)直徑1400mm，制動(dòng)力矩148kNm液壓站雙電機(jī)N=2X 3.0kW, 380V,防爆，帶控制箱逆止器：DSN200逆止力矩M=200kN m兩臺(tái)（上海精基實(shí)業(yè)有限公司）拉緊裝置：重載車式拉緊裝置拉緊行程：5m膠帶：鋼絲繩芯膠帶 ST2000N/mm,B=1200mn阻燃，抗靜電（MT668-2008）4.2技術(shù)資料設(shè)備2 x VT710-630HTC，用于驅(qū)動(dòng)2臺(tái)450kw/6000V電機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，其組成如下:序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量1輸入側(cè)移相變壓器22變頻單元柜23控制單元柜

50、2表2設(shè)備組成使用環(huán)境溫度：040C相對(duì)濕度：w 85%無(wú)結(jié)霜）高度：w 1000米振動(dòng)：w 4.9m/s2遠(yuǎn)離具腐蝕性或爆炸性氣體、蒸汽、塵埃、油霧及棉絨系統(tǒng)描述1）采用多單元同步控制系統(tǒng)，2臺(tái)變頻同時(shí)啟動(dòng)，以皮帶的工作速度V為基礎(chǔ), PLC通過(guò)RS485給2臺(tái)變頻裝置發(fā)送轉(zhuǎn)速指令，并實(shí)時(shí)采集VT710所反饋的電機(jī) 電流，通過(guò)比較，以工作電流最高的一臺(tái)電機(jī)為基準(zhǔn)，調(diào)整變頻器的頻率給定，從而將兩臺(tái)電機(jī)的工作電流調(diào)整到與基準(zhǔn)電流一致，以實(shí)現(xiàn)功率平衡控制。2）在操作單元設(shè)有本地/遙控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，既可實(shí)現(xiàn)本地控制，也可遠(yuǎn)程遙控。3）除串口通訊外，VT710也必須能夠接收模擬量給定，其控制源的切換可以在

51、 VT710的操作面板上完成。4.2.3 技術(shù)規(guī)格1）綜述：THYFREC-VT71系列采用直接“高-高”的變換形式，由多個(gè)功率單元電壓疊加 構(gòu)成多重化串聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每相由 6 個(gè)相同的功率單元串聯(lián)而成直接輸出 6000V高壓驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)。2）變頻單元基本技術(shù)參數(shù)額定容量： 915KVA額定輸出電壓： 6kV/50KHz 額定輸出電流： 80A 功率因數(shù)：> 0.95效率：>0.97 （不含輸出濾波器）輸出頻率： 0.1120Hz環(huán)境溫度：0 40 E內(nèi)部控制電源： 三相四線電源由用戶提供（線電源 380V;相電源220V） 冷卻方式：強(qiáng)制風(fēng)冷輸入允許電壓波動(dòng)范圍：±

52、; 15%注：當(dāng)輸入電壓的波動(dòng)土 15%時(shí)，VT71 0仍可以繼續(xù)工作，但是請(qǐng) 嚴(yán)格限制電壓波動(dòng)勿超過(guò)此范圍， 詳情請(qǐng)參閱以下數(shù)據(jù)：-1 5%： VT71 0低電壓保護(hù)下限可調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓的65% 的水平。 因此， 在輸入電壓下降 15%的幅度時(shí)， VT710 仍可以繼 續(xù)工作而不會(huì)立即跳閘，但此時(shí) VT710 的輸出功率會(huì)相應(yīng)有所下 降。+15%：在空載且輸入電源的電壓為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，變頻單元的直 流電壓為 900V。 因此，如 果電源電壓上升 15%，則 直流電壓會(huì)上 升至 1035V（900Vx1.1 5=1035V）。 VT710 過(guò)電壓保護(hù)上限可調(diào)整 至 1200V， 因此 VT71

53、0 在輸入電壓上升至 15%時(shí)可以繼續(xù)工作而 不會(huì)立即跳閘。3）性能指標(biāo)：VT710應(yīng)滿足如下的性能指標(biāo)：在滿載時(shí)，包括移相變壓器在內(nèi)的 VT710的效率97%VT710的功率因數(shù)95%VT710應(yīng)滿足中國(guó)諧波相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。VT710適用于6000V普通異步電機(jī)。VT710采用近似全數(shù)字PWN脈寬調(diào)制技術(shù)，具有全功率范圍段的MCU 控制。VT710允許電機(jī)以1.5倍額定電流運(yùn)行1分鐘，瞬間允許輸出2倍的 電機(jī)額定電流。PWM輸出電壓波形應(yīng)控制在 VDC內(nèi)。直接矢量閉環(huán)控制模式，控制精度應(yīng)達(dá)到萬(wàn)分之一，控制響應(yīng)為 30mS。在閉環(huán)矢量控制模式下，VT710的控制范圍是1:100，即以50Hz為 基頻

54、，其控制范可達(dá)到0.5Hz。而即使在開(kāi)環(huán)情況下，VT710的控制 范圍也可以達(dá)到 1:10，也就是 5Hz。VT710應(yīng)適應(yīng)不間斷長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。滿載情況下，VT710應(yīng)允許每小時(shí)啟動(dòng)5至6次（非連續(xù)性）。在沒(méi) 有斷電的情況下，VT710在停止運(yùn)行后允許直接啟動(dòng)，對(duì)頻繁的啟動(dòng) 次數(shù)沒(méi)有特殊要求；在斷電后，需要延時(shí)至少 1 分鐘方可再次送電 及啟動(dòng)。停止VT710時(shí)允許不斷高開(kāi)。VT710的具有RUN/STO模式自保持功能，可以通過(guò)操作面板進(jìn)行設(shè)VT710可以將其運(yùn)行狀態(tài)和故障通過(guò)端子反饋給 PLC，可以通過(guò)內(nèi)部 跳線選擇有源或無(wú)源，有源時(shí)電壓等級(jí)為 24VDC。VT710應(yīng)具有電流跟蹤以及磁通補(bǔ)

55、償功能。VT710應(yīng)具備負(fù)載電流檢測(cè)功能，并能夠?qū)㈦娏魍ㄟ^(guò)串口反饋給 PLGVT710應(yīng)具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能。VT710應(yīng)具有電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能。VT710應(yīng)具有瞬停再啟動(dòng)功能。VT710應(yīng)具有重拾功能。VT710應(yīng)具有高效運(yùn)行功能。VT710應(yīng)具有比例聯(lián)動(dòng)功能。VT710應(yīng)具有頻率跳躍功能。VT710標(biāo)配有RS485接 口，其波特率可選范圍是：4800、9600、14400 及 19200bps。乙方提供與長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)類型編碼器匹配用速度檢測(cè)板 （ 編碼器由甲方 提供, 電源為 5VDC）VT710的輸出頻率設(shè)定范圍為0.1120Hz,加減速時(shí)間060000秒 可調(diào)。4）VT710具有如下的保護(hù)功能

56、過(guò)電流限制 過(guò)電流跳閘 過(guò)電壓限制 過(guò)電壓跳閘 過(guò)負(fù)荷預(yù)警 過(guò)負(fù)荷跳閘功率單元故障跳閘 接地故障跳閘 過(guò)熱跳閘5）VT710的構(gòu)成環(huán)氧樹(shù)脂澆注移相整流干式變壓器技術(shù)參數(shù)原邊繞組為6KV副邊共18個(gè)繞組分為三相。每個(gè)繞組為延邊三角形接法, 分別移相一定的角度，可以有消的抑制 18次以下的諧波。名稱性能參數(shù)設(shè)計(jì)值產(chǎn)品型號(hào)ZTSCF-630/6-18一次電壓6300 V, 6000V, 5700V二次電壓6 640 V X 18移相角-10.16 o , - 30o, -169.84 o額定頻率50Hz空載電流0.29%絕緣耐熱等級(jí)F 級(jí)（155Q溫升限值100 K繞組聯(lián)接移相-170o繞組為Yd5

57、延邊三角形，移相-10o繞組為Yd1延邊三角形，移相-30o繞組為Yd1一次繞組、二次繞組、接地間20 kV （1分鐘工頻耐受電壓），60kV （雷電沖擊，峰值）效率（負(fù)載率=1, cos 0 =1）> 98%使用條件最低環(huán)境溫度：-25 oC,最咼環(huán)境溫度：+40oC相對(duì)濕度：w 100%戶內(nèi)使用，海拔1500m以下表3 VT710的構(gòu)成輸入變壓器移相示意:正三角形延邊三角形（滯后）延邊三角形（超前）圖3輸入變壓器移向示意圖功率單元:功率單元都是由IGBT構(gòu)成的三相輸入，單相輸出的低壓PWM電壓型逆變 器，采用功率單元串聯(lián)方式，無(wú)需考慮器件均壓?jiǎn)栴}。-每個(gè)功率單元僅承受1/6的輸出相電壓