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四象限高压变频器在铁矿提升机上的应用

发布时间:2022-06-28 07:12:45 | 作者:欧宝娱乐登录 | 来源:欧宝娱乐人气:1

  山东金岭铁矿始建于1948 年,是山东省开采历史最悠久的黑色多金属矿山,金岭铁矿资源丰富,目前保有地质储量6 000余万t;正在准备开发建设的王旺庄矿区储量5 300万t。以盛产优质高炉富铁矿和伴生铜、钴、金、银等享誉中外。经过几十年的建设和发展,已成为采选、烧结、炼铁、生活服务、文教卫生自成体系的综合性大型国有企业。该矿副井(直井)提升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,转差大,启动电流和换挡电流冲击大,加之该提升系统还担负着人员、材料等提升任务,提升重量每钩都有可能改变,造成了提升系统在调速较为困难,而且此井还有一个特点就是偏口特别多,井深只有400 m,井口1个,偏口分布为160 m处1个,220 m处1个,247 m处1个,280 m

  处1个,340 m处1个。可以看出两个偏口间的距离是很近的,很多情况下是还没有加到全速就得停车,大量电能消耗在电阻上,而且停车位置不能很准确地定位。为改善提升系统运行的安全性、实现节能降耗和提高控制精度的目的,该企业决定采用山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP37-315T四象限高压变频器对绞车的拖动系统进行技术改造。

  矿山提升机是铁矿等矿山企业生产的关键设备,一旦提升机不能正常工作,将使全矿停产,而造成巨大的经济损失,因此要求高压变频器具有极高的可靠性。由于提升机类负载对变频器有着不少特殊的要求,所以一般普通高压变频器不可能直接用到提升机上。总的来说,提升机对变频器的主要要求如下:

  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,180%额定电流运行1 min保护);

  我公司依靠在低压提升机变频器和高压变频器开发中积累的经验,不断地进行技术革新,成功地开发了单元串联式高压提升机专用变频器,填补了国内高压变频器在提升机应用上的空白,产品已申请国家专利,产品国家专利号为ZL3.2。

  根据与用户的协议,我公司为该提升机绞车配备了JD-BP37-315T高压提升变频调速器。

  该变频调速器选用最新型IGBT为主控器件,采用全数字化,彩色液晶触摸屏控制,是以高可靠性、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实现提升机的四象限运行,完成对鼠笼式电机或绕线式电机的控制,既可用于新建矿井,也可用于老矿井改造。

  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,所用的6 kV 高压提升变频器,变压器有18 组二次绕组,分为6 个功率单元/相,三相共18 个单元,采用36 脉冲整流,输入端的谐波成分远低于国标规定,高压提升变频器系统结构如图1所示。

  用全数字化,彩色液晶触摸屏控制,是以高可靠性、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实现提升机的四象限运行,完成对鼠笼式电机或绕线式电机的控制,既可用于新建矿井,也可用于老矿井改造。

  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,所用的6 kV 高压提升变频器,变压器有18 组二次绕组,分为6 个功率单元/相,三相共18 个单元,采用36 脉冲整流,输入端的谐波成分远低于国标规定,高压提升变频器系统结构如图1所示。

  每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其主电路如图2示,拓扑结构为交直交双向逆变电路。通过三相二极管整流桥整流,经滤波后建立起母线电压。当能量由电网流向负载时,逆变块A被封闭,逆变块B 实现正弦PWM单相逆变。当电机进入发电状态后,逆变块B中IGBT的体二极管又起全波整流作用,将再生能量转移到滤波电容中,使母线电

  压升高,当达到一定值后,启动逆变块A,进行SPWM逆变,通过输入电感,返回到移相变压器的二次侧,将再生能量回馈到电网。由于提升机变频器的应用状况比较恶劣,频繁启停而且能量回馈,使储能电容承受很大的冲击电流,此电容原为极性介质电容,抗冲击电流的能力差,影响了使用寿命,因此更换为无极性电力电容,这种电容的优点就是抗冲击电流大,温升低,寿命长,只是成本高,但为了提高设备的可靠性,增加成本还是值得的。

  输入侧由移相变压器给每个功率单元供电,每个功率单元承受电机电流、1/6 的相电压、1/18 的输出功率。18个单元在变压器上都有自己独立的三相输入绕组。功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法,目的是实现多重化,降低输入电流的谐波成分。

  输出侧每相由6个功率单元的U、V输出端子串联后再接成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM 波形进行重组,可得到如图3所示的阶梯PWM 波形。这种波形正弦度好,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承的机械内应力和电疲劳现象。

  控制器核心由高速DSP和工控PC机协同运算来实现,精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。工控机提供友好的全中文Windows监控和操作界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。控制器用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操作信号和状态信号的协调,增强了系统的灵活性。

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