【正文】 5 7 . 9 30 . 8mvvtsa? ?? ? ? 6)主加速行程 011 7 . 8 4 1 . 5 7 . 9 3 3 722mvvh t m? ?? ? ? ? 7)減速時(shí)間 4337 . 8 4 0 . 5 9 . 1 80 . 8mvvtsa? ?? ? ? 8)減速行程 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 433 7 . 8 4 0 . 5 9 . 1 8 3 8 . 2 822mvvh t m? ?? ? ? ? 9)爬行時(shí)間 4443 ? ? ? 式中取爬行距離 4 3hm? ，爬行速度 24 /v m s? 。 12)一次提升循環(huán)時(shí)間 0 1 2 3 4 2 3 51. 45 8 6 8 85. 68xT t t t t t s?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 13)提升能力校核，實(shí)際年提升能力 3600 3 6 0 0 3 0 0 1 4 6 9 2 . 0 7 t /1 . 1 5 8 5 . 6 8nrnxb t QA CT ? ? ?? ? ?? 萬(wàn) 年 ④動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 1)初加速開(kāi)始 39。39。00 2 13 15 00 2 57 .1 7 2. 35 13 12 00xF F ph N? ? ? ? ? ? ? 3)主加速開(kāi)始 39。39。139。1 ??????? 5)等速開(kāi)始 NaFF m 9 2 2 0 2 5 6 11 5 0 2 0 0139。139。 6)爬行開(kāi)始 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 NhHpKQF 4 1 7 0 0)32484( 0 0 0 )2( 439。39。39。42239。239。239。21239。1239。39。0022222 NT dtFFdTd 8 6 5 2 110 2 ???? ? ③ 電動(dòng)機(jī)等效功率 kWkwvFP jmdd ?????? ? ④ 工作過(guò)負(fù)荷校驗(yàn) 35154 400 ?????? ?emFF ⑤ 特殊過(guò)負(fù)荷（調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)時(shí)） NpHQF zt 85437)()( ??????? ? ?????? ?etFF 根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)選的電機(jī)能滿(mǎn)要求，可以用。變 頻器 就 是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過(guò)流 /過(guò)壓 /過(guò)載保護(hù)等功能。 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制技術(shù)大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段： ① U/F=C 的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)控制方式 其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿(mǎn)足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。 ③ 矢量控制 (VC)方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流aI 、 bI 、 cI 通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 1aI 、1bI ，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 1mI 、 1tI ( 1mI 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流； 1tI 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成 正比的電樞電流 )，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。 直接轉(zhuǎn)矩洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。 ⑤ 矩陣式 交 交控制方式 矩陣式交 交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。 變頻調(diào)速基本原理 由電機(jī)學(xué)的基本公式 : 0 60n f p? 式中電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對(duì)數(shù) p 一定，改變電源頻率 f，即可改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。電源頻率增加，同步轉(zhuǎn)速 n0 也增加，實(shí)際轉(zhuǎn)速也增加；電源頻率下降，同步轉(zhuǎn)速 n0 也下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，這種通過(guò)改變電源頻率實(shí)現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過(guò)程稱(chēng)為變頻調(diào)速。然而 V/F 控制是一種開(kāi)環(huán)的控制方式，速度動(dòng)態(tài)特性較差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低，控制參數(shù) (如加 /減速度等 )還需要 根據(jù)負(fù)載的不同來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，特別是低速時(shí)由于定子電阻和逆變器等器件開(kāi)關(guān)延時(shí)的存在，系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象 .這種控制方式多用于調(diào)速精度不高的場(chǎng)所。但是采用此法的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是單機(jī)運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)差頻率控制未能實(shí)施對(duì)電機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，盡管這種系統(tǒng)的靜態(tài)精度較高，但由于快速性較差，故適用于對(duì)響應(yīng)的快 速性要求不高的系統(tǒng)。目前，實(shí)用中多采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，由于其沒(méi)有實(shí)現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無(wú)需檢測(cè)出磁通，因而容易實(shí)現(xiàn)。 (4) 直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控 制 (DTC)也是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方法，其克服了坐標(biāo)變換和解耦運(yùn)算的復(fù)雜性，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，通過(guò)轉(zhuǎn)矩誤差、磁通控制誤差，按一定的原則選擇逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，控制施加在定子端的三相電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。但是 DTC 也存在不足之處，其最大的困難就在于低速性能不理想。考慮到電源 電壓波動(dòng)因素及需通過(guò) 125%超載試驗(yàn)要求等因素，其最大轉(zhuǎn)距必須有 倍的負(fù)載力矩值，以確保其安全使用的要求。此時(shí)變頻器容量為 1 . 5 c o s 1 0 0 0 c o spCN C g vKKPP? ? ? ? ?? ? ? 式中 cos? —— 電機(jī)功率因數(shù)， 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 P —— 提升額定負(fù)載所需功率， kW M? —— 電機(jī)效率 CNP —— 變頻器容量， kVA K —— 系數(shù)， 2K? 提升機(jī)構(gòu)變頻器容量依據(jù)負(fù)載功率計(jì)算，并考慮 2 倍的安全力矩。在變頻器功率選定的基礎(chǔ)上再作電流驗(yàn)證，公 式如下： CN MII? 式中 CNI —— 變頻器額定電流， MI 電動(dòng)機(jī)額定電流。 JDBP37/38 系列高壓提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于異步交流電動(dòng)機(jī)類(lèi)機(jī)械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切需要，本調(diào)速系統(tǒng)適配各種通用三相異步電機(jī)。具有能量回饋和矢量控制功能，可用于帶載啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)范圍大，需要能量回饋、或頻繁加減速或正反轉(zhuǎn)的負(fù)載場(chǎng)合，如礦井提升、軋機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、球磨機(jī)、攪拌機(jī)、皮帶傳輸機(jī)等場(chǎng)合。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 ⑨具備 RS485 通訊接口，標(biāo)準(zhǔn) Modbus/Profibus 等通信規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，可接受和輸出 0～ 5V/4～ 20mA 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； ⑩完整的故障監(jiān)測(cè)電路、精確的 故障定位和報(bào)警保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，就必須要將回饋電能進(jìn)行同頻同相控制、回饋電流控制等條件，才能將回饋電能安全送達(dá)電網(wǎng)中。提升機(jī)減速制動(dòng)時(shí)，在頻率剛減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降， 而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，從而產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)高于變頻器直流端電壓的情況，這時(shí)電動(dòng)機(jī)就變成發(fā)電 機(jī)，非但不消耗電網(wǎng)電能，反而可以通過(guò)變頻器專(zhuān)用型能量回饋單元向電網(wǎng)送電，這樣既有良好的制動(dòng)效果，又將動(dòng)能轉(zhuǎn)變化為電能，向電網(wǎng)送電而達(dá)到回收能量的效果 。啟動(dòng)時(shí)，先對(duì)提升機(jī)施加一交流制動(dòng)信號(hào)，建立啟動(dòng)力矩，待檢測(cè)到機(jī)械抱閘信號(hào)后發(fā)出信號(hào)給控制器去掉 交流制動(dòng)信號(hào)，然后由控制器加上啟動(dòng)電壓讓提升機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。 另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報(bào)警輸出口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警和安全制動(dòng)，更有效的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 RSTUVW點(diǎn) 動(dòng)復(fù) 位R E VF W DC MMK M 1F RK 1K 2K 3K 4V R 1V R 2 A C 2 2 0K A 1S T 1R = 1 0 kC = 0 . 0 5 u FK A 13 0 B 3 0 C 串 接 K M 1 線 圈H AH L聲光報(bào)警電路制動(dòng)電阻3 0 A3 0 B3 0 C主 速 度 給 定輔 助 給 定1 1 0 0 k W 圖 22 變頻調(diào)速主控電路圖 聲光報(bào)警回路：變頻 器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn) 30B30C 串聯(lián)在KM1 的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，使 KM1 線圈失電，將變頻器與電源斷開(kāi)，進(jìn)行安全保護(hù)。同時(shí)（常開(kāi) ） 觸點(diǎn) 30B30C 閉合，將報(bào)警指示燈 HL 和電笛HA 接通，進(jìn)行聲光報(bào)警。 制動(dòng)控制回路：提升機(jī)負(fù)載由于慣性較大，當(dāng) 變頻器的輸出頻率下降至 0Hz 時(shí)，常常停不住，而有“蠕動(dòng)” (也稱(chēng)爬行 )現(xiàn)象，在礦山提升機(jī)這種大負(fù)載機(jī)械中，蠕動(dòng)現(xiàn)象有可能造成十分危險(xiǎn)的后果。 有關(guān)功能的參數(shù)系統(tǒng)存儲(chǔ)在裝置中的參數(shù)組的結(jié)構(gòu)菜單中，因而，一個(gè)菜單代表裝置全部參數(shù)中的一套參數(shù)，一個(gè)參數(shù)有可能列入幾個(gè)菜單。 參數(shù)設(shè)置步驟分為三類(lèi) : (1) 參數(shù)恢復(fù)到工廠設(shè)置 工廠設(shè)置時(shí)裝置所有參數(shù)被定義的初始狀態(tài)，裝置在這個(gè)設(shè)置下進(jìn)行供貨。在參數(shù)設(shè)置中用到的是專(zhuān)家應(yīng)用、專(zhuān)家應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置主要分為以下幾個(gè)步驟 :功率部分的定義 (P060=8)、電子板的定義 (P060=4)、系統(tǒng)定義 (P060=5)、功能調(diào)整。另一種是給定速度為行程的函數(shù)， v=f(s)。為了提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠，采用行程給定和時(shí)間給定串級(jí)連接。 2) 提升機(jī)行程 (PLC)控制方式 通過(guò)井筒開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)提升行程。井筒開(kāi)關(guān)用來(lái)校正行程顯示和控制信號(hào)，使行程控制和顯示誤差縮小到允許范圍。 PLC 軟件的主要功能是對(duì)提升機(jī)的啟動(dòng)、加速、減速、停車(chē)等過(guò)程控制、信號(hào)采集、邏輯處理。上位機(jī)軟件主要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和記憶。如圖 31 所示。 提升機(jī)的控制程序流程圖如圖 32 所示。故障時(shí)，通過(guò)對(duì)液壓站電磁閥的控制，實(shí)施一二級(jí)安全制動(dòng)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 32 控制程序流程圖 正常 ? 程序初始化 開(kāi)始 初始位置檢測(cè)完成？ 開(kāi)車(chē)？ 自檢 故障處理 進(jìn)入初始狀態(tài) 運(yùn)行 松繩？ 超速？ 同步？ 過(guò)卷？ 同步校正 停車(chē)？ 安全回路 安全回路 結(jié)束 安全回路 N 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 Y 安全回路動(dòng)作 N 安全回路動(dòng)作 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 程序置有半自動(dòng)運(yùn)行 (主井提升可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行 )、手動(dòng)運(yùn)行、檢修運(yùn)行、應(yīng)急運(yùn)行等四種運(yùn)行方式。 2) 深度、速度檢測(cè)子程序 速度檢測(cè)采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器雙線輸入。兩套編碼器的數(shù)據(jù)在程序中不斷進(jìn) 行比較，當(dāng)比較結(jié)果發(fā)生不一致時(shí)，程序會(huì)發(fā)出故障安全制動(dòng)指令。以上任一故障發(fā)生均會(huì)斷開(kāi)安全回路實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。 4）保護(hù)設(shè)置子程序 對(duì)各種保護(hù)點(diǎn) (減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)、過(guò)卷開(kāi)關(guān)、終點(diǎn)開(kāi)關(guān)、解除二級(jí)制動(dòng)中繼接點(diǎn)等 )除在外部設(shè)置硬接點(diǎn)外 ，在程序中也設(shè)置軟開(kāi)關(guān)進(jìn)行雙重保護(hù)，在程序中設(shè)置的保護(hù)如下 : 過(guò)卷保護(hù)，當(dāng)提升容器超出正常停車(chē)位置 時(shí)，過(guò)卷保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。程序中設(shè)置各種運(yùn)行方式下的速度保護(hù)包絡(luò)線，對(duì)各種情況的超速全程監(jiān)控，任何超速均會(huì)斷開(kāi)安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。 深指失效保護(hù)，程序通過(guò)讀取深度指示器上編碼器的數(shù)值，與其它編碼器的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)判斷深指失效時(shí)，自動(dòng)斷電并實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。 松繩保護(hù)，程序不斷監(jiān)測(cè)松繩開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)松繩故障時(shí)，斷開(kāi)安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。 潤(rùn)滑油過(guò)壓 /欠壓、潤(rùn)滑油超溫、閘瓦磨損、制動(dòng)油超溫保護(hù)功能。開(kāi)車(chē)前出現(xiàn)這類(lèi)故障，則不允許再開(kāi)車(chē)。 故障處理子程序。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 第 4 章 系統(tǒng)抗干擾措施