提升機變頻調速系統的電路設計

王立科

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.075

摘 要：礦井提升機運行的安全性與效率決定了礦井生產是否安全與效率的高低，在礦井生產中，保證提升機的正常運行顯得極其重要。變頻調速系統是影響提升機運行效率的關鍵所在，變頻器作為一種新型的自動調速裝置，廣泛應用于現代礦井生產中。本文以雙PWM四象限變頻器作為核心，采用閉環矢量控制的方法，實現提升機高效、安全運行的目的，主要介紹了提升機的變頻調速系統的主電路和控制電路的設計。

關鍵詞：變頻器 調速 設計

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0075-02

礦井提升機是現代化礦山生產的四大系統之一，是綜合化現代大型機電運輸設備。作為地面與礦井的主要運輸通道，在煤礦的安全生產中，提升機發揮著不可替代的作用[1]。調速系統在礦井提升機系統中極其重要，是保證提升機安全、高效運行的關鍵所在。因此，提高提升機變頻調速系統的性能，保證提升機的正常運行，進而保證整個提升系統的正常運行顯得尤為重要。提升機變頻調速系統采用雙PWM四象限矢量變頻器，控制方式采用閉環矢量控制，具有功率因數高、動態響應快、電能利用率高等優點，同時解決了諧波污染的問題。

1 變頻器主電路元器件的設計

變頻器的主電路設計特別重要，主要由低壓斷路器、電源濾波器、上電緩沖電阻（R0）和變頻器輸入側電磁接觸器（MC）等組成，如圖1所示。

1.1 低壓斷路器

根據所選擇變頻器的參數（額定電壓380V、額定電流400A）確定低壓斷路器的參數。選擇的低壓斷路器額定電壓與變頻器一致為380V；為避開變頻器啟動時沖擊電流峰值，電流容量應為變頻器額定電流的1.5～2IN（即為600～800A），整定值為斷路器額定值的3～4倍。查閱斷路器參數手冊，確定選擇斷路器的型號為DZ20Y-630。

1.2 電磁接觸器

回路開斷器件不使用接觸器，如果變頻器控制回路或輔助器件發生故障時，接觸器能夠及時斷開主回路。電磁接觸器額定電壓與電源電壓同為380V，額定電流可以按照變頻器的額定電流的1.3～1.5IN選擇。即接觸器額定電流為：

IN=（1.3～1.5）×400A=520～600A

根據接觸器的額定電壓及額定電流，查閱相關參數手冊，接觸器型號選用西門子3RT1276-6NP36。

為了減小變頻器上電瞬間，由于濾波電容充電而流過整流電路的浪涌電流，在電路中增加了電緩沖電阻R0。

1.3 電源濾波器

電源濾波器由L1、R1、C1組成，它的主要作用是抑制變頻器輸入側高次諧波的噪聲干擾，抑制外界無線電干擾以及瞬時沖擊、浪涌對變頻器的干擾，具備線路濾波和輻射的作用，具有良好的共模和差模干擾抑制能力。根據變頻器的容量并查閱濾波器配置手冊，確定電源濾波器型號為NFI-800。

2 變頻器控制回路設計

為了提高提升機工作的安全性，變頻調速系統應采用閉環矢量控制，即需要在電機側安裝編碼器，將電機運轉時產生的脈沖信號及時反饋給變頻器。

系統中通過PLC對繼電器KA13和KA14的控制來實現對變頻器正反轉運行及停車的控制，當提升機正向開車條件具備且沒有其他故障時，PLC的輸出口Y23驅動繼電器KA13線圈得電，KA13常開觸點閉合，則變頻器正轉啟動信號S1與公共端COM接通，變頻器正轉運行；當提升機反向開車條件具備且沒有其他故障時，PLC的輸出口Y24驅動繼電器KA14線圈得電，KA14常開觸點閉合，則變頻器反轉啟動信號S2與公共端COM接通，變頻器反轉運行。提升機的速度通過改變變頻器的頻率來實現，變頻器頻率的改變可以通過操作臺上的手閘（速度給定）來改變，也可以通過PLC模擬輸出信號（4～20mA的直流電流信號）來實現。來自電動機主軸側的編碼器信號接入變頻器的編碼器接口TERA端，實現對電機轉速的采集，構成閉環控制。其控制線路圖如圖2所示。

3 結語

綜上所述，提升機變頻調速系統的設計克服了傳統調速系統的缺點和不足，采用四象限變頻器和閉環矢量控制的方式，滿足了提升機對速度控制的要求。

參考文獻

[1] 楊德東.煤礦固定機械及運輸設備[M].長春：吉林大學出版社，2013.

[2] 徐奔.雙PWM變頻器及其控制策略的研究[D].河南理工大學，2011.endprint