四象限高压变频器在煤矿副井提升机中的应用

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作者：郭永库王殿东王超越

来源：《科技创新与应用》2014年第08期

摘要：在煤矿中，提升机是生产运行的主要设备。文章中提升机异步电机连接方式为转

子与电阻串联，采用四象限矢量控制再生制动型的高压变频器调速。此种方法为大功率提升机调速带来了科技进步。在实际生产试验中，副井安装四象限高压变频后运行效果良好，真正解决了重载下放问题，同时使减速和重载下放产生的电能及时回馈电网，节电效果显著。

关键词：四象限高压变频器；提升机；矢量控制；再生制动

1 概述

目前，在煤矿生产中，副井提升机的主要作用是提升人员与物料。提升绞车普遍采用绕线式异步电动机，并采取转子编码串电阻的方法调速，该系统为有级调速。但是其相对低速转矩小，转差率大，且启动电流和换挡电流冲击非常大，同时载物重量多变，使得副井提升系统在速度控制上较为困难；在电阻上消耗了很大能量，且停车位置不准。这种系统不仅能源消耗巨大，并且无法实现精度控制，给煤矿安全生产带来了很大隐患。

本文中副井提升系统由四象限高压变频器控制系统组成，主要结构由变频单元柜、高压开关柜、电抗器柜、控制柜、移相变压器组成[1]。四象限高压变频器可四象限运行，采用矢量

控制技术，分离电机转矩电流与励磁电流并独立控制，采用速度闭环与电流闭环控制，使得转矩控制动态响应迅速，从而获得良好的调速性能。该控制系统节电效果良好，可使重载下放时不用加配重，避免过卷（过放）事故，并提高了电网容量资源利用率，同时其采用的电力电容寿命长，性能好，耐电压冲击，进一步提高了煤矿生产的安全性[2]。考虑到四象限高压变频

器运行稳定，动态响应迅速，制动和定位准确等优点；经反复调试试验，完成了副井提升机四象限高压变频电控系统的设计[3]。并在铁法能源公司小青矿的生产中得到了实际应用，结果

表明该副井提升控制系统动态响应速度快，可控性高，制动和定位准确，调速精度高，大大提高了安全可靠性。在煤矿安全生产中具有重要的实际意义。

2 四象限高压变频器工作原理

图1 功率单元主回路原理图

图1为四象限功率单元主回路原理。变频器的逆变与整流侧功率器件采用IGBT，选取先进的H桥串联高压变频理论。当变频器工作在一、三象限时，电机为电动状态，从电网吸收