【文章內(nèi)容簡介】 用戶程序； 8）采用全數(shù)字工作閘和主令控制器，采用脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)，使得控制準(zhǔn)確度高、操作輕便、故障率低。 9）留有與礦井生產(chǎn)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的接口。 （ 3）安全保護(hù) 系統(tǒng)的安全回路有兩套，一套由主控機(jī) PLC，另一套為監(jiān)控機(jī) PLC，實(shí)現(xiàn) PLC的相互冗余。系統(tǒng) 的主要保護(hù)有： 立即施閘類故障保護(hù)（就是說發(fā)生下列各類故障時，系統(tǒng)能立即進(jìn)行完全制動停車，并發(fā)生聲報警）。 — 提升容器過卷； 14 — 減速段過速保護(hù)； — 等速段超速保護(hù) — 高、低壓電源斷電故障； — 提升容器接近井口速度超過 2m/s； — 松繩保護(hù)； — 錯向保護(hù)； — 深指失效保護(hù)； — 通訊錯誤； — 高壓失壓跳閘保護(hù)； — 無制動源保護(hù)； — 制動油過壓； — 軸編碼器失效等。 終端施閘類保護(hù)（完成本次提升后不允許再次開車的保護(hù)）。 — 潤滑油欠壓； — 潤滑油超溫； — 制動油超溫； — 煤位滿倉； 自動減速后施閘類保護(hù)（就是說發(fā)生下列各類故障時，系統(tǒng)自動降低速度，然后再施閘停車，并發(fā)出聲報警）。 — 制動油故障； — 閘瓦磨損、閘盤偏擺、彈簧疲勞等。 （ 4）制動控制系統(tǒng) 提升機(jī)制動控制系統(tǒng)由 PLC、安全繼電器、腳踏動力制動和可調(diào)閘模塊組成，其主要功能是： 1） 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致安全回路斷開時， PLC利用采集來的速度信號和油壓信號，對液壓站制動電液閥進(jìn)行 PID閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)液壓站的減速制動功能。 2） 當(dāng)減速制動發(fā)生故障時，若提升機(jī)在井中， PLC直接控制安全閥和二級制動 閥動作， 15 實(shí)施二級制動控制；若提升機(jī)接近井口，則實(shí)施一級緊急制動。 16 4 變頻器說明 型號說明 GBP 高壓變頻器現(xiàn)有 3KV、 6KV 和 10KV 三個電壓等級，根據(jù)用戶要求可以定制其他非標(biāo)準(zhǔn)電壓等級產(chǎn)品。 型號 GBPH06/077 變頻器容量 (KVA) 800 適配電機(jī)功率 (KW) 630 額定輸出電流 (A) 77 外型尺寸 (W HD) 2100 2590 1500 單元柜 / 2021 2590 1500 變壓器柜 重 量（ kg） 2550/2900 每相串聯(lián)單元數(shù) 6 輸 入 頻 率 45Hz～ 55Hz 額定輸入電壓 6KV（ 20%～ 15%） 調(diào) 制 技 術(shù) 矢量控制技術(shù) 控 制 電 源 220VAC， 1kVA 輸入功率因數(shù) 額定負(fù)載下 效率（含變壓器） 額定負(fù)載下 輸出頻率范圍 0Hz 到 120Hz 輸出頻率分辨率 過 載 能 力 120%一分鐘， 150%立即保護(hù) 模擬量輸入 兩路， 0～ 10V/4～ 20mA 模擬量輸出 兩路， 0～ 10V/4～ 20mA 上 位 通 訊 隔離 RS485 接口， MODBUS 規(guī)約 加減速時間 5 秒～ 1600 秒 開關(guān)量輸入輸出 12 入 /9 出 運(yùn)行環(huán)境溫度 0 到 40℃ 貯存 /運(yùn)輸溫度 40 到 70℃ 冷 卻 方 式 強(qiáng)迫風(fēng)冷 環(huán) 境 濕 度 90%,不結(jié)露 安裝海拔高度 1000 米（超過 1000 米時，需降額運(yùn)行） 17 5 原理 主電路 GBP 系列高壓變頻器采用交 直 交直接高壓（高 高）方式，主電路開關(guān)元件為 IGBT。由于 IGBT 耐壓所限，無法直接逆變輸出 6kV、 10kV，而因開關(guān)頻率高、均壓難度大等技術(shù)難題無法完成直接串聯(lián)。 GBP 變頻器采用功率單元串聯(lián)，疊波升壓，充分利用常壓變頻器的成 熟技術(shù)，因而具有很高的可靠性。 圖 GBP 高壓變頻器 6kV 系列主電路圖 主離變壓器（以下簡稱主變壓器），強(qiáng)迫，有使用壽命長、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。變壓器原邊為 Y 型接法，直接與高壓相接。 組數(shù)量依變頻器電壓等級及結(jié)構(gòu)而定， 3kV 系列為 9 個，單元A1單元B1單元C1單元A2單元C2單元B2單元A3單元C3單元B3單元A4單元C4單元B4單元A5單元C5單元B5移相二次線圈主隔離變壓器 功率單元電動機(jī)單元A6單元B6單元C6輸入三相交流電源（6 ） 18 6kV 系列為 18， 10kV 系列為 27 個，延邊三角形接法，為每個功率單元提供三相電源輸入。 由于為功率單元提供電源的變壓器副邊繞組間有一定的相位差，從而消除了大部分由單個功率單元所引起的諧波電流，所以 GBP 變頻器輸入電流的總諧波含量（ THD）遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn) 5%的要求，并且能 保持接近 1 的輸入功率因數(shù)。圖 6kV 系列（每相六單元串聯(lián)）輸入電流實(shí)錄波形，電流峰值 120A，幾近完美的正弦波。 圖 輸入電流波形 變頻器輸出是將多個三相輸入、單相輸出的低壓功率單元串聯(lián)疊波得到。如額定輸出580VAC 功率單元六個串聯(lián)時產(chǎn)生 3450V 相電壓，見表 21。 表 51： GBP 變頻器功率單元配置 變頻器系列 每相串聯(lián) 單元數(shù) 單元額定電壓（ V） 輸出相電壓（ V） 輸出線電壓（ V） 每相電壓等級數(shù)量 6kV 6 580 3450 6000 13 10kV 9 642 5774 10 19 相輸出 Y 接，中性點(diǎn)懸浮，得到驅(qū)動電機(jī)所需的可變頻三相高壓電源。圖 為 6KV變頻器系列的電壓疊加示意圖。 19 相電壓線電壓 圖 6kV 電壓疊加圖 圖 為五個 690VAC 功率單元串聯(lián)時，每個功率單元輸出的電壓波形及其串聯(lián)后輸出的相電壓波形示意圖，可以得到 5～ 0～ 5 共 11 個不同的電壓等級。增加電壓等級的同時，每個等級的電壓值大為降低，從而減小了 dv/dt 對電機(jī)絕緣的破壞，并大大削弱了輸出電壓的諧波含量，電壓等級數(shù)量的增加，大大改善了變頻器 的輸出性能，輸出波形幾乎接近正弦波。 圖 6kV 系列 5 單元輸出及相電壓波形示意圖 20 功率單元 功率單元原理見圖 ，輸入電源端 R、 S、 T 接變壓器二次線圈的三相低壓輸出，三相二極管全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電，電容上的電壓提供給由 IGBT 組成的單相 H 形橋式逆變電路。 圖 功率單元原理圖 功率單元通過光纖接收信號，采用矢量正弦波脈寬調(diào)制（ PWM）方式，控制 Q1～ Q4IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出單相脈寬調(diào)制波形。每個單元僅有三種可能的輸出電壓狀態(tài)，當(dāng) Q1 和Q4 導(dǎo)通時， L1 和 L2 的輸出電壓狀 態(tài)為 1；當(dāng) Q2 和 Q3 導(dǎo)通時， L1和 L2 的輸出電壓狀態(tài)為1；當(dāng) Q1 和 Q3 或者 Q2 和 Q4 導(dǎo)通時， L1 和 L2 的輸出電壓狀態(tài)為 0。輸出電壓波形見圖 。功率單元具有有源逆變能量回饋功能，當(dāng)電機(jī)處于制動狀態(tài)，電容器上的直流電壓達(dá)到有源逆變起動的門檻電壓時，電源自動起動有源逆變，將電機(jī)及其負(fù)載的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，回饋到電網(wǎng)中去。 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由控制器， IO 板和人機(jī)界面組成?？刂破饔扇龎K光纖板，一塊信號板，一塊主控板和一塊電源板組成。各部分之間的聯(lián)系如圖 5 .8GBP 變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。 光纖板通過 光纖與功率單元傳遞數(shù)據(jù)信號，每塊光纖板控制一相的所有單元。光纖板周期性向單元發(fā)出脈寬調(diào)制（ PWM）信號或工作模式。單元通過光纖接收其觸發(fā)指令和狀態(tài)信號，并在故障時向光纖板發(fā)出故障代碼信號。 信號板采集變頻器的輸出電壓、電流信號和光電編碼盤信號，并將模擬信號隔離、濾波和量程轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的信號用于變頻器控制、保護(hù)，以及提供給主控板數(shù)據(jù)采集。 整流逆變輸出 直流環(huán)節(jié)+Q3Q1Q4Q2++DI2DI1 DI3DI4 DI6DI5STRL 1L 2單元輸出緩沖環(huán)節(jié)快熔TSRWVU濾波環(huán)節(jié) 21 主控板采用高速單片機(jī)，完成對電機(jī)控制的所有功能，運(yùn)用正弦波空間矢量方式產(chǎn)生脈寬調(diào)制的三相電壓指令。通過 RS232 通訊口與人機(jī)界面主控板進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，提供變頻器的狀態(tài)參數(shù)，并 接受來人機(jī)界面主控板的參數(shù)設(shè)置。 人機(jī)界面為用戶提供友好的全中文操作界面，負(fù)責(zé)信息處理和與外部的通訊聯(lián)系，可選上位監(jiān)控而實(shí)現(xiàn)變頻器的網(wǎng)絡(luò)化控制。通過主控板和 IO 接口板通訊來的數(shù)據(jù)，計算出電流、電壓、功率、運(yùn)行頻率等運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的過載、過流告警和保護(hù)。通過 RS232通訊口與主控板連接，通過 RS485 通訊口與 IO 接口板連接，實(shí)時監(jiān)控變頻器系統(tǒng)的狀態(tài)。 IO 接口板用于變頻器內(nèi)部開關(guān)信號以及現(xiàn)場操作信號和狀態(tài)信號的邏輯處理，增強(qiáng)了變頻器現(xiàn)場應(yīng)用的靈活性。 IO 接口板有處理 2 路模擬量輸入和 2 路模擬量輸出的能力 ，模擬量輸入用于