高压变频调速系统对矿山提升机的改造
High V ariable Frequency Control Velocity System Reconstructs Mining Hoist
河南焦作华飞公司 刘徳胜 山东新风光电子科技发展有限公司 赵树国 郭培彬
河北邯郸峰峰矿业集团公司 未士敬
摘 要：本文介绍了国产高压变频调速系统对矿山提升机改造的情况，对原矿山提升机系统及变频电控系统作简要介绍，并对高压提升变频调速系统作了论述，运行效果表明改造是成功的。
关键词：国产高压变频提升调速系统 矿山提升机 能量回馈
Abstract: The paper introduces the reconstruction that domestic high voltage variable frequency control velocity system for mining hoist.It is discussed that the system of mining hoist and variahle frequency system of controlling ,also analyzes the system of high voltage lifter inverter. The running effect indicate that the alternation is successful.
Key word : the system of domestic high voltage lifter inverter mining hoist energy feedback
1 . 引言
目前，我国的矿井提升机，有相当一部分是功 100KW~500KW的电动机驱动的。由于历史的原因，此部分提升机一直是沿用高压电动机驱动提升机的电控方式——用交流绕线转子电动机转子串电阻调速的方式。此种调速方式技术落后，且运行效果很不理想。而大于500kw且希望获得比较高性能的提升机则大部分采用直流传动的方案，直流电动机由于其结构的复杂，带来的则是运行过程中高昂的维护费用。
交流电动机变频调速技术，目前已经非常成熟，且电气控制性能与直流传动方案相当，并有超过直流传动方案的趋势，是在工业控制领域大量采用的技术。可靠性指标已达到非常高的程度。因此，用交流变频器直接驱动鼠笼电动机，应作为矿井提升机电气传动的首选方案。采用了具有能量回馈特性的矢量控制型四象限变频器，直接驱动鼠笼电动机形成电控系统。具有类似或优于直流电动机的优良机械特性，具有接近于1的功率因数和大于95％的能量转换效率，节能效果非常显著。不仅使提升工艺过程性能优良，而且使用维护简单，整机效率也大大提高，应该是提升机电控系统发展的方向。
2 . 原矿山提升机调速系统及 变频电控系统 简介
河北邯郸峰峰矿业集团公司是国家大型企业，全国煤炭百强企业。集团公司新三矿原有一矿井提升机，该提升机绞车采用线绕式异步电动机，用转子串电阻的方法调速。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，低速运行到终点时易出现 “过卷”现象，故障率高，运行效率低等缺点，矿用生产是 24 小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。集团公司领导下决心对该提升机电控系统进行改造。我们焦作华飞公司是中国最大的矿用提升机电控生产基地。基于此，选用了我公司生产 KTDK-PC 型矿井 提升机变频电控系统， 是一套性能在国内居领先水平的矿山提升机的电控系统。该电控系统具有以下特点：
1 . 调速柜采用矢量控制变频器，实现了高转矩、高精度、宽调速范围驱动。具有能量回馈电网功能，节能效果显著。
2 . 极短的投运时间 ——变频电控不超过 3天。（不包括前期每天两小时共7至10天的准备时间）
3 . 远程工况监测和故障诊断 ——计算机远程通讯，采用日本三菱公司软硬件设备 ,通过电话线使授权的任意一台计算机能监视提升机控制系统的工作状态．
4 . 无线感应动态称重 ——采用了压力测量和 FSK调制无线感应动态称重技术，使得装载自动化过程得以准确可靠的完成。
5 . 主控台内含信号系统
6 . 15点关键位温度巡检
7 . 提升机综合保护控制仪 ——采用我公司成熟的新型提升机电控技术研制开发的，作为矿井提升机老式电控系统的综合保护。
8 . 多水平提升机信号系统 ——各部分之间的信号传送采用双线式 485口通讯模式，具有双工扩音电话通讯功能。可实现井口到井下，井口到车房的双工通讯功能。
原矿山提升机绞车电机有关参数：
型号 JR158-8
功率 380KW
电流 47A
电压 6000V
转速 735r/min
3.提升机对变频器特殊的要求
由于提升类负载对变频器有着不少特殊的要求，所以一般普通变频器不可能直接用到提升机上。提升机对变频器要求有以下主要特点：
（ 1）要求可靠性高
（ 2）要求能实现四象限运行，解决能量回馈
（ 3）要求有完善的数字控制功能
（ 4）技术指标要求高(例如启动转矩2倍以上，150%额定电流以下连续运行，200%额定电流一分钟保护)
（ 5）要求适应恶劣的使用环境
（ 6）要求标准的数字通信接口
（ 7）运行速度曲线成S形，加减速平滑
4 . 新风光电子公司 JD-BP37 型高压提升变频调速器
山东新风光电子科技发展有限公司是国内最早研制变频器的公司之一，变频器国家标准审定单位之一，技术力量雄厚，变频器在提升机方面获得了国家专利，应用户的要求，配备了该公司生产的 JD-BP37-400T（400KW）高 压提升变频调速器。以下是对 JD-BP37 型高压提升变频调速器的一些介绍。
4.1 JD-BP37 型高压提升变频调速器简介
J D-BP37 型高压提升变频调速器采用最新型 IGBT 为主控器件，全数字化，彩色液晶触摸屏控制，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标的优质变频调速器，采用先进的矢量控制变频调速技术完成提升机的四象限运行，用于鼠笼式电机或绕线式转子串电阻电机控制，即可用于新矿井安装，也可用于老矿井改造。
风光高压提升变频器，采用若干个低压逆变器功率单元串联的方式实现直接高压输出，所用的 6kv 高压提升变频器，变压器有 18 组付边绕组 ， 分为 6 个功率单元 ∕ 相 ，三相共 18个单元， 采用 36 脉冲整流，输入端的谐波成分满足国标规定 ，高压提升变频器系统结构如图 1 所示。
图 1 高压提升变频器系统结构图
JD-BP37 型高压提升变频调速系统由移相变压器、功率单元和控制器组成
