变频器在新型式矿藏提升机的运用

　

　　1设备说明

　　屯留副立井提升设备为ABB公司制造D 4 m、4绳落地摩擦式提升机，最大提升速度为8. 8 m /s，最大静张力876 kN，最大静张力差为141 kN，电动机采用了交流同步电动机，电机功率为1 540 kW，驱动系统采用的变频器主要技术性能，见1.

　　1驱动系统变频器技术性能名称线路侧变流器电机侧变流器额定有功功率/kVA 4 700额定电流/A 860输入/输出电压/V 3 160 316 0 3 300输入/输出频率/H z 50 1 0 8过载能力/% 115（60 s内为150）115（ 60 s内为150）总功率/kVA 7 547

　　2变频器的硬件配置

　　ACS6000变频器是带直流环节的DTC直接转矩控制脉宽调制变频器，可对交流同步电动机速度、转矩进行精确控制的中压驱动变频，装置采用了模块化设计，主回路各单元共用一组直流母排，每一个标准模块单元有其特有功能，用户可根据现场工艺和环境要求配置各功能模块，从而完成驱动任务，也可以选用二个或几个相同功能的标准模块，实现一组变频器完成多电机驱动任务。最多可在同一直流母排上连接五组驱动系统，变频器的主要功能模块有： ARU、INU、CBU、LSU、TEU、COU、WCU、CIU、IFU、VLV、RBU、BCU、EXU等，屯留矿根据矿用提升机的要求和现场实际环境选用了ARU （ active rectifi er un it）、INU （ inverter un it）、CBU （ capacitor un it）、COU （ control un it）、WCU （ water cooling un it）、IFU（ input filter unit）、VLU （ voltage lim iter un it）、EXU（ excition un it）八个模块，各模块功能如下。

　　2. 1 ARU和INU单元

　　ARU和INU两模块单元具有相似的配置，不同的是ARU内装备了反过充装置，可防止直流电引起变压器的过饱和。ARU单元由三相变压器10 kV / 3. 16 kV供电，将输入的交流（ 3 160 V ）电源整流为直流电源，无论交流电源如何变化，直流电压均保持恒定不变。INU单元用于将ARU整流后的直流电逆变为同步电动机所需可变频率和电压。单元柜内均装设门极电源用于向IGCT提供触发电压，来自于COU单元的信号控制IGCT的导通和关断。单元柜内有EM C（电磁兼容）过滤装置、箝位电路和INT接口板等设施。EMC过滤装置安装在电动机侧或供电电网侧，保证无派生电压进入电动机或电网。

　　箝位电路限制电路中的电流变化率。INT板负责控制单元COU与整流单元或逆变单元之间的信号通讯，包括触发脉冲逻辑、快速保护及与提升机其它单元之间的数据交换等。

　　2. 2 IFU、CBU和VLU单元

　　CBU单元安装直流电容、预充电单元和接地开关，水冷却的电容可使电压更加稳定，预充电单元由一台辅助变压器和一个小型二极管整流器组成，当主回路需连接到高压电网时，先给直流母排充电至90%左右，以减免主回路断路器合上时带来的浪涌电流影响。为保证维护检修安全的原则，直流母排安装接地开关，当有电压时，接地开关合不上，只有当DC完全放电后， CBU上指示灯熄灭，接地开关方能合上。

　　为获得高精确的转矩值，选用了VLU单元，在直流母线之间安装IGCT装置和一套铸铁电阻和电容，利用IGCT来控制铸铁电阻和电容的投入和切除，从而动态地保证出现过电压时的电压稳定。

　　IFU单元安装在进线变压器与ARU之间，采用大容量的阻容吸收装置，用来减少变频器谐波对供电电网的负面影响。

　　2. 3 COU、WCU和EXU单元

　　COU单元完成对变频器驱动的所有控制、参数监测及保护功能，装备的AMC3板为控制系统的核心，通过光纤分别与ARU和INU的INT板连接，通过AC70连接在提升机控制系统AF100母线下，完成与提升机控制系统通讯和控制，与ARU通讯的AM C3板主要完成直流电压的整流控制和余弦调节。与INU通讯的AM C3板主要完成电机转矩和磁通调节，以产生精确的速度值和转矩值，使提升系统按设计的速度图、力图和加速度图准确运行。

　　WCU是变频器的冷却系统，对ACS6000变频器内的电子元件进行冷却，冷却系统由去离子水回路、工业水回路和水处理回路三部分组成。去离子水回路内的介质为水和乙二醇混合物、用来将电子元件产生的热量传递至冷却器上，工业水回路用来将冷却器产生的热量传递至外部环境，水处理回路连续净化去离子水回路的冷却介质，保证介质的低传导率，确保冷却效果。

　　EXU是同步电动机的励磁单元，采用了6脉冲晶闸管桥式整流装置给同步电动机的转子滑环提供持续的直流电。EXU和WCU的电压、电流、介质温度、压力和传导率等各种参数和故障指示也显示在COU的CDP312控制面板上，可方便对系统进行监测和维护。

　　3应用控制和注意事项

　　1）变频器ARU、INU和EXU的存储卡内装有相应的提升速度、转矩、监测应用和控制软件，这些软件主要包括速度斜率、速度信号、PID控制、转矩基准程序块和控制参数等，共同完成对变频器的控制。参数共有192组， 1 99组参数对变频器和整个驱动系统的运行状况进行监测、保护和故障指示查询，允许用户通过CDP312控制面板或专用工具软件D riveW indow进行访问。100 192组参数对变频器和驱动系统进行控制，基于安全的考虑，不允许用户查看、修改。

　　2）ACS6000变频器内部的大功率电子元件极易受温度的影响，因此采用水冷系统对设备进行冷却，但是对环境和冷却介质有较严格要求，应在柜内放干燥剂并保持恒温器完好，保持环境温度在25 C左右，保证恒温且不可变化过快，以防结露。

　　同时变频器参数对环境温度、介质温度、压力和电导率进行监测，保证安全运行。

　　3）变频器的输入端应保证电网质量可靠，尽管安装有IFU防止电网谐波和过电压，但如果输入端过电压时间过长，会使保护装置损坏。CBU单元在充电和放电时有约5 m in的充放电时间，此时避免对设备进行任何操作，否则，操作失效将引起电容过载，造成设备损坏。

　　4）ACS6000变频器的驱动动力柜包括一个电器机械联锁系统，它的操作与安全接地开关相关，并且与外部主回路的断路器电气联锁。联锁系统保证设备的动力柜只有在主电源断开、直流回路电容器放电完毕和接地开关闭合后方可打开。这个联锁系统也保证只在所有动力柜门关闭和接地开关打开后，驱动装置才可送电。

　　5）变频器的正确接地可保证设备人员安全和控制的灵敏性，因此在安装和维护时，必须将系统正确接地。同时为保证设备微电子元件的安全性能和精确控制，触摸这些元件时，人体必须接地。所以对模板进行修理、更换或取备件时，都应戴接地手腕带，防止生物电流损坏电子元件。

　　此系统运行稳定、可靠，具有良好的调速和转矩响应功能，能满足提升机变速、安全和负荷变化的严格要求，并且变频器控制系统可通过AC70与提升机的控制系统AC110进行通讯和数据交换，支持FCI、Profibus等通讯协议，只要对变频器操作正确，避免对参数进行随意设置，能尽量减少故障。其缺点是变频器控制系统复杂、配件费用较高，同时对维护人员有较高的技术要求。