N20系列在提升機上的應用

一、引言

   礦井提升機是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產過程中重要的設備。提升機的安全、可靠運行，直接關系到企業的生產狀況和經濟效益。

   變頻調速是近年來發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，成功實現了交流電動機大范圍的無級平滑調速，在運行過程中能隨時根據電動機的負載情況，使電機始終處于最佳運行狀態，在整個調速范圍內均有很高的效率，節能效果明顯。采用變頻器對異步電動機進行調速控制，由于使用方便、可靠性高并且經濟效益顯著，所以得到廣泛應用。  

二、應用環境分析

2.1煤礦提升機系統組成

  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：

2.2 提升機負載特性

Ø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300%的額定轉矩；

Ø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，不產生溜鉤現象，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；

Ø當絞車向下運行在減速段時，電動機將處于再生發電狀態，其能量要向電源側回饋，必須根據不同的現場情況研討如何處理這部分再生能量。

Ø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；

Ø由于生產效率的要求，提升機必須具備快速啟停提升能力，這對變頻器穩定性提出更高要求；

三、系統方案

3.1 綠速源TM17AR回饋性變頻器性能介紹

優異的控制性能

l可驅動異步電機機和永磁同步電機；

l提供VF、開環矢量、閉環矢量三種控制方式；

l電機溫度檢測，實時監控電機溫度，同時優化控制性能；

l控制單元、功率單元可選擇外部獨立電源供電或母線供電；

l多機柜產品正負母線配置熔斷器，有效隔離故障單元，避免故障擴大；

l提供STO、SS1、SLS、SBC安全功能保護；

豐富的產品類型

l系列提供二極管、可控硅、IGBT PWM整流單元；

l系列提供標準變頻器單元、逆變單元、LCL PWM濾波單元；

l系列提供標準傳動和四象限傳動柜式產品；

模塊化結構設計

l模塊化設計，采用輪滑結構，方便組裝與現場維護；

l控制單元與功率單元采用光纖通訊，可靠性強；

l單元接線方式上進下出，滿足客戶共母線方案使用；

l標準柜機產品滿足單邊維護需求；

高可靠性

l關鍵器件采用國際知名品牌長壽命器件；

l系統單元之間采用光纖通訊，實現光電隔離；

l單元產品散熱采用軸流風扇方案，確保但愿產品可靠性；

l國際權威認證機構TUV SUD的CE認證測試；

標準柜式產品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（通過AR能量回饋），故選矢量四象限變頻器TM17AR產品，另建議采用閉環矢量模式（無需加PG卡 產品自帶無PG矢量控制），提高低頻力矩,提升控制精度。

2、 TM17AR公二個單元、PWM IGBT整流單元、逆變單元及配電和控制部分，功率因數接近于1

3、 TM17AR提供6脈波和12脈波整流連接方式，且內置L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《電能質量 公用電網諧波》  GB/T14549—1993的要求。

3.3 控制實現

本方案中TM17AR變頻器用到多功能輸入端子DI1、DI2、DI3、DI4，多功能輸出端子DO1、DO2、DO3、DO4，模擬量輸入端子AI1，GND,模擬量輸出端子AO1，GND。其中DI1號和DI2號端子定義為變頻器的正轉，反轉端子。DI3號和DI4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DO1、DO2、DO3、DO4為兩組常開的繼電器輸出點（常閉可選）?？梢愿鶕蛻魧嶋H需要設置為變頻運行輸出，或者故障輸出等功能，將此信號與系統的保護回路綜合起來，構成完善安全的操作系統，實現提升機高效，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。

四、具體使用效果

4.1系統調試

  在確保主電路及控制電路接線正確的情況，系統開始上電調試。

  調試主要包括參數自學習、空載調試及帶載調試幾個階段。

  考慮到低頻轉矩問題，變頻器采取閉環矢量控制模式，故調試前需對電機參數進行自學習。參數自學習有靜態與動態兩種。在負載及減速機無法脫開的情況下，需進行靜態參數自學習。自學習前必須正確輸入電機的銘牌參數（P02.1-P02.6），自學習后可檢測出電機的定子電阻、轉子電阻以及電機的漏感。

   設置直接啟動開始頻率，1HZ可以順利提升，最小可以設置到0.5HZ；

   帶載調試時，先將變頻器帶輕載在30HZ運行，查看輸出電流、電壓、轉速是否符合要求。重載起車如果有溜車，可以加大定子電阻和空載電流，如果出現速度波動，可以適當調整矢量參數組速度環和電流環參數。最后調試效果達到客戶要求。

  本系統變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統安全高效的運行。