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四象限变频控制系统拖动方案及原理

发布时间:2016-12-27 23:01:26
  由四象限隔爆兼本安变频调速装置及输入电抗器构成,采用AFE整流回馈技术,很好地解决了钢丝绳牵引带式定量给料机驱动系统的防爆问题以及运人时负力运行的问题。 
  由于直流电机及绕线电机在维护方面较为复杂,人们一直在寻求符合以上传动要求的交流鼠笼电机的大功率驱动系统,磁通矢量控制的隔爆变频器的出现,为煤矿提供了符合钢丝绳牵引带式定量给料机拖动要求的最佳拖动设备。 
  在本系统中最关键的是拖动系统,而变频器又是拖动系统的核心,根据多年煤矿井下、地面变频器生产及维护的经验,为本系统设计采用无速度传感器磁通矢量控制的变频器拖动系统。 
  矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。新型矢量控制变频器具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能,在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数,从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。 
  1、采用AFE自换向变频新技术,使绞车在减速段或重物下放操作时系统能自动转入发电反馈状态,使制动更平稳,操作更简单,大大提高了安全可靠性能。 
  2、网侧变频器采用PWM斩波调制,使输入电流波形为正弦波,大大减小对电网的谐波污染,总谐波电流含量<5%。 
  3、网侧变频器采用单独的CPU实行PID控制,对网侧交流电流的大小和相位进行实时检测并控制,使系统的功率因数总是接近于1。当绞车进入发电状态时能量从逆变器返回到直流母线,系统马上控制交流输入电流的相位与电源电压相位相反,能量回馈至电网。 
  4、优越的变频软起动、软停止特性: 
  软起动、软停止特性是钢丝绳牵引带式定量给料机驱动系统的首选目标。钢丝绳牵引带式定量给料机带负载运行时具有极大的惯性,起动加速度与停车减速度的值越大,在机械系统上储存的能量就越大,而释放这些能量就会对定量给料机机械系统产生极大的冲击。变频器的起动、停止时间是任意可调的,也就是说起动时的加速度和停车时的减速度任意可调,同时为了平稳起动,匹配其具备的S型加减速时间,这样可将钢丝绳牵引带式定量给料机起停时产生的冲击减至最小。 
  5、平稳的重载起动: 
  钢丝绳牵引带式定量给料机在输煤过程中任意一刻都可能马上停车再重新起动,必须考虑“重载起动”能力。另外由于采用SPWM磁通矢量控制控制方式,低频运转可输出1.5—2倍额定转矩,因此最适于“重载起动”。 
  6、自动回馈制动: 
  当系统处于负力运行时能自动进入回馈制动运行状态,将能量反馈到电网中,从而在负力提升的状态下也能实现准确的速度控制,又达到了节能的效果。 
  7、实现无级调速: 
  钢丝绳牵引带式定量给料机是煤矿生产运输系统主要组成部分,从最大限度的满足安全生产、经济运行的角度出发,驱动系统不仅可实现运人、运料、验绳等多种速度,而且可实现无级调速。变频器可调整电机于5%-100%额定带速范围内的任意带速长期工作。并且在任意速度下均可提供额定转矩。对应于煤矿的特殊生产条件,有时,煤的产量是极不均匀的,当然钢丝绳牵引带式定量给料机系统的运煤量也是不均匀的,在负载较轻或无负载时,钢丝绳牵引带式定量给料机系统的高速运行对机械传动系统的磨损浪费较为严重,同时电能消耗也较低速运行大的多,但因生产的需要钢丝绳牵引带式定量给料机系统又不能随时停车。采用单独的PLC控制系统对前级运输系统的载荷、本机运输系统的载荷进行分别测量,这样可控制变频器抑后降速或提前升速。此方案适于载荷不均的钢丝绳牵引带式定量给料机系统,可大大节约电能,同时降低钢丝绳牵引带式定量给料机系统的设备损耗,延长使用寿命。 
  8、可任意调整的加、减速度: 
  根据钢丝绳牵引胶带定量给料机电力拖动的工作原理,要求起动平稳,并可满载起动。为减少机械冲击与电机容量,要求加、减速度要小于0.2m/s2;同时为防止起动时瞬时打滑,要求等加速起动。 
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