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1 引言

　　“豫北明珠”、“河南省文明煤矿”——安阳鑫龙（团体）主焦煤业公司位于安阳县伦掌乡境内，西邻大白公路，北接河北磁县，南望安李铁路，交通十分便捷。

　　公司现有员工1000多人，生产才能将到达年产90万吨，产值增至9亿元，实现利税近3亿元，近几年来，先后获得“河南省安全质量尺度化先进单位”、全省煤矿“管理创新最佳企业”、“河南省五一劳动奖章”、“安阳市五好党组织”、“安阳市效益最佳企业”、“河南省文明煤矿”等诸多声誉称号。公司重要产品为焦煤，属国度稀有煤种，低磷、特低硫、高发热量，用处普遍。现有地质储量5526万吨，可采储量2726万吨。

　　安阳鑫龙（团体）主焦煤业公司矿用晋升机使用绕线式异步电机转子串电阻的方式进行调速操纵。该方式成本较低，但转矩脉动大，电机电流大，能耗高，且转子串电阻调速操纵电路繁杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易毁坏，影响企业安全生产程度。随着电力电子与电机操纵技能的发展，采纳变频调速的方式可以从基本上解决上述问题。安阳鑫龙（团体）主焦煤业公司指导通过考核国内用户现场使用晋升机变频器的情况后，抉择选用北京利德华福电气技能有限公司的harsvert-fva06/075型（560kw/6kv）高压晋升机变频器，对晋升机体系进行体系改革。

2 原绕线式异步电机转子串电阻调速方法的运行特征剖析

　　矿井晋升机通常采纳绕线式电动机作为主驱动，用于晋升或降落重物，具有典范的位能负载特征，是矿业的通用装备。在电机启动之初，所有短接开关处于分断地位，所有电阻串联入电机的转子回路。当电机加速至必定转速时，闭合最靠中性点侧的短接开关（图1中最下端开关），电机转子所串电阻减少，随着电机进一步加速，绞车司机依次闭合另外几组短接开关，直至所有电阻被短接，电机运行至最高速。

　　电机减速时，先断开靠近电机绕组的短接开关，而后随着转速的下降依次断开另外几组开关，直至所有电阻被串入转子回路，进入爬行阶段，绞车到位后启动抱闸，同时断开定子侧高压断路器。

　　此运行方法有如下弊病：

　　（1）由于启动及调速等方面的须要，通常都是在线绕式电动机的转子回路串接电阻，来转变电机的输出转矩，从而下降电机启动电流，以实现小范畴的转差变速，去适应负载的突变持性。并实现电动机的分级调解。这种操纵方法带来如下弊病：转子回路串接电阻，耗费电能，造成能源挥霍。

　　（2）电阻分级切换，实现有级调速，装备运行不安稳，引起电气及机械冲击。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，对再生能量处置不力，在晋升机运行中调速不持续，容易掉道，故障率高。矿用晋升机生产是24h持续作业，即使短光阴的停机维修也会给生产带来很大丧失。

　　（3）再生发电时，机械能回馈电网，造成电网功率因数低。尤其在供电馈线较长的利用场所，会加大变压器、供电线路等方面的投资。

　　（4）接触器频繁投切，电弧烧伤触点，影响接触器的使用寿命，装备维修成本较高。

　　（5）绕线电动机滑环存在的接触不良问题，容易引起装备的事故。

3 变频调速方法的运行特征剖析

　　变频调速的运行方法是指将电机的转子绕组短接，通过变频器内的电力电子器件将工频电网50hz的电压转换成其他频率的电压，加在电机的定子绕组上。通过调节变频器输出电压的幅值、频率和相位操纵电机运行在期望的转速上。其电路构造如图2所示。

　　与转子串电阻调速的方法相比，变频调速具有电机电流小、电机工作安稳、转矩脉动小、电机可控性高、节能等特性。

　　变频调速遵照操纵方式重要有vvvf操纵、滑差频率操纵、直接转矩操纵、矢量操纵等，其中，矢量操纵能够通过对电机的建模运算，实现电机磁通和转矩的解耦操纵，具有最优的操纵性能。本文所述harsvert-fva系列高压变频器即采纳此操纵方式，其良好的操纵性能，尤其适应矿井晋升机负载的须要。

　　在矢量操纵方法下，变频器能够依据测量到的电压、电流信号，以及事先测得的电机参数，依据内建的电机模型，盘算出电机的磁通地位、磁通幅值、输出转矩和电机转速。而后依据该转速与给定转速的偏差，对输出转矩进行调节，如须要的输出转矩大于设定的“最大转矩”，遵照最大转矩输出。

　　与转子串电阻调速方法相比，在雷同的负载下，加速历程中变频调速方法电机转矩脉动更小，电机电流更小，低速下从电网接收的功率更小。这就意味着变频调速方法下，电机老化水平更低，加速更安稳，所乘人员舒适性更好，且具有明显的节能后果。

　　4 运行现场情形简介

　　4.1 harsert-fva系列高压变频器基础情形

　　此次变频改革选用1台harsvert-fva06/075高压变频器，额定电压6kv，额定电流75a，额定功率560kw。

　　harsvert-fva系列高压变频器是北京利德华福电气技能有限公司生产的新一代能量回馈型矢量操纵高压变频调速体系，该体系开创无网侧电抗器的四象限单元串联多电平构造，通过无速度传感器矢量操纵算法对电机进行准确的操纵。

　　harsvert-fva系列能量回馈型矢量操纵高压变频器采纳单元串联多电平的拓扑构造，由激磁涌流克制柜、变压器柜、功率柜和操纵柜组成，主回路构造如图3所示。激磁涌流克制柜内设有真空接触器和限流电阻，限制变频器高压上电时的充电电流和激磁涌流不超过其额定电流；变压器内装有整流变压器，将网侧高压变换为副边的多组低压，为功率柜中的功率单元（低压交-直-交变流器）供电，由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率单元的主回路相对独立，各功率单元输出串联构成变频器的高电压输出。变压器柜和功率柜的拓扑构造如图4所示。

　 功率单元是整台变频器实现变压变频输出的基础单元，每个功率单元都相当于一台交-直-交电压源型单相低压变频器。功率单元整流侧用igbt三相全桥可控整流，中间采纳电解电容滤波和储能，输出侧为4只igbt组成的h桥，如图5所示。每个功率单元内设dsp高速运算器，进行可控整流算法的运算和操纵。由于采纳可控整流技能，变频器的输入电流具有较高的功率因数（pf＞0.95）和较低的谐波含量（thd＜4%）。

　　变频器主控体系通过光纤统一操纵各功率单元的输出侧igbt，使变频器整机输出叠加后的多电平的pwm波形，如图6所示。该电压具有很高的正弦度，谐波含量很低。

　　harsvert-fva系列能量回馈高压变频器由于采纳igbt三相全桥可控整流，具有100%功率的能量回馈才能，在减速制动和下放重车时能够将能量回馈至电网，供其他装备使用，下降企业整体电耗程度，尤其合适矿井晋升等四象限运行工况须要。

　　变频器采纳先进的无速度传感器矢量操纵算法，对电机的磁通和转矩进行准确的解耦操纵，能够实现零速（抱闸状况）200%转矩启动、频繁快速起停、快速加速、快速制动等功效。

　　harsvert-fva系列高压变频器对矿用晋升机负载进行了特别设计，其输出过载才能达200%/60s，完整能满足现场利用的须要。

　　4.2 现场变频改革情形

　　在全体的晋升机体系中，高压变频器担任着电气传动和调速的重担，是主控命令的实行者，有着频繁启动、结束及其加减速的工作模式。当主令操纵器推离零位后，经过可编程操纵器的运算发出尺度的模仿量（电压源和电流源）信号作为高压变频器的模仿输入给定，高压变频器按主控台发出的给定，按设定请求输出对应频率和电压驱动电动机加速运行。随着高压变频器输出频率由最低升至最高时，晋升机按设定的运行曲线加速进入等速段，当晋升容器运行至减速点时，主控台通过给定信号操纵变频器按规定请求减速运行，此时变频器输出频率由最高频率按请求逐渐降为设定的爬行速度对应得频率（一般为5hz左右），晋升机从正常阶段进入减速段运行。当速度降到设定的速度时，晋升机进入到低速段（爬行段）运行，并维持该速度运行。当晋升容器运行到卸载地位时，主控台检测到容器到位信号后，工作闸回路断电抱闸，操纵变频器结束输出，至此完成一次晋升历程。

　　全体晋升机体系中设有深度唆使失效、接近停车地位的限速、过卷、滑绳、反转、减速段限速、等速段限速、制动油过压、闸瓦磨损、松绳、速度监督、制动油超温、润滑油超压欠压、煤位及变频器的轻重故障等维护功效。体系能依据故障产生时刻容器所在地位，操纵晋升机的信号、运行方向、运行速度，必要时实行紧迫制动或二级制动，确保装备的安全运行。

　　从目前运行情形看，主焦煤业公司变频改革后的全体晋升机体系具有如下特性：体系具有更完美的软硬件维护环节；实现了电动机的真正软启动；实现了无级平滑调速，可在静态或动态下任意调解电动机转速；运行安稳，无转差冲击。晋升操作体系能够实现调绳、手动、半主动、全主动运行；除通例的维护外，还具有深度唆使器断轴（断线）

　　维护、减速点后备维护、错向维护、给定方向记忆维护、二级制动解除维护、减速段超速维护、主动换向等功效；体系能实现晋升机运行全历程的主动监控，对晋升机运行历程中的参数及可能危及晋升机正常运行的装备进行监测，并具有故障显示、报警功效；保护工作量比原体系减少很多，耗电量也大大下降，节能后果非常明显。电控体系构造简略、利用机动、编程便利、运行稳固可靠，大大进步了晋升机的安全运行，减少保护工作量，缩短了晋升光阴，进步了生产效力。

　　利德华福电气技能有限公司与洛阳源创电气有限公司一起非常卓越的完成了全体矿井晋升机体系的升级改革工程。经过装备的各项功效和参数的调试，装备各项性能指标均到达设计请求，完整满足现场实际运行须要。装备投运至今，运行稳固可靠，节能后果明显。

5 收场语

　　利德华福电气技能有限公司能量回馈高压变频器在晋升机体系的利用，下降电机启动电流，节电后果明显，下降缆绳摆动幅度，进步体系的整体可靠性、安全性，进步体系效力，具有非常显明的经济效益和社会效益。