ACS6000中压交直交变频系统在大同煤矿集团公司麻家梁矿主井提升机的应用
交-交变频器在矿井提升机中的应用
方 向 和 电流 方 向 的 关 系 流 同方 向时
变到零
，
呈 正 弦规 律 变化
每相两组
程 必 须 有两种换 流形 式 ： 换 流过 程 和 换 组 (桥 )过 程 相进 行
，
。
上 就是
个 三 相半波 无换 流 可 逆 整流
。
晶 闸管 整 流 器 的 工 作状 态取 决 干 电压
换 流 过 程是 利 用 电 网 换
电路
，
如 图5 所 示
因 为正
、
反组 不能
因此
，
交 (交
一
直
一
交 间接 变 频 器 由整 流 器
、
负载 较 平 稳 的场 合
。
采用高效 率经 济型 的交流调速
直变流器 )
逆 变 器 (直
一
交 交 交 变 频 器 的原 理
一
系 统 来 取 代 原 有 的 直 流 电动 机 调 速 系
变 流 器 ) 及 中 间直 流 环 节 ( 电 抗 器 )
三 部分组 成
。
统
，
是 电机调 速技 术发 展 的 新 动 向
。
整 流 器 中的 晶 闸 管 用 电
，
以单相输出的交
一
交 变频器 为
一
源 的交流 电压 关 断
逆变器 的 晶闸管
例
，
如 图3 所 示
，
它实质上 是
套三 相
。
交 交 变频 器 的类 型 与特点
一
用 负 载 同 步 电动 机 的 定 子 交 流 电 压 关
；
所有
／2 之 间 变 化
则整流的平均输 出电
，
压 是 }11输 入 电 压 波 形 上 截 取 的 片 段 组
交—交变频器在矿井提升机中的应用
交—交变频器在矿井提升机中的应用牛丽梅【期刊名称】《今日电子》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】2页(P58-59)【作者】牛丽梅【作者单位】龙煤集团鸡西分公司【正文语种】中文电力电子器件的制造技术迅速发展为交流调速技术的发展奠定了极为有利的技术条件和物质基础，不但使交流电动机调速系统的调速性能可以同直流电动机相媲美，而且成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高。
目前，先进的工业国家生产直流传动装置己呈下降趋势，而交流变频调速装置的生产大幅度上升。
因此，采用高效率经济型的交流调速系统来取代原有的直流电动机调速系统，是电机调速技术发展的新动向。
变频器是将频率固定（通常为50Hz）的交流电（三相或单相）变换成频率连续可调（多数为0～400Hz）的三相交流电源。
变频器主要分为两大类：即交-交变频器和交-直-交变频器。
两类变频器见图1和图2。
交-交变频器由三组可逆整流器(桥式或零式电路)组成，若三个移相信号是一组频率和幅值可调的三相正弦信号，则变频器输出相应的三相交流电压，实现变频。
交-直-交间接变频器由整流器（交-直变流器）、逆变器（直-交变流器）及中间直流环节（电抗器）三部分组成。
整流器中的晶闸管用电源的交流电压关断，逆变器的晶闸管用负载同步电动机的定子交流电压关断。
变频器输出电流幅值由整流器控制，输出频率由逆变器控制。
二者主要区别为：前者是把频率固定的交流电直接变换成频率连续可调的交流电；后者是把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率可调的交流电。
前者流过电动机的电流近似于三相正弦，附加损耗小，转矩脉动小，当电源频率为50Hz时最大输出频率不超过20Hz，主电路器件较多，由于无中间环节，效率较高；后者定子电流为120°方波，电动机损耗大，转矩脉动，无输出频率限制。
从两者区别可以清楚的看出，电源自然换相的交-交变频调速和负载自然换相的交-直-交变频调速各自的应用范围：交-交变频调速用于大功率（500kW以上或1000kW以上）、低速（600r/min以下）场合；交-直-交变频调速用于大功率、600r/min以上、负载较平稳的场合。
ACS6000变频器在屯留煤矿提升机的使用
护 指示及 故 障查 询 。
１ 设备说 明
屯 留副立 井提 升设备 为 Ａ Ｂ公 司制 造 Ｄ ｎ４ Ｂ ４Ｉ、
绳 落地摩 擦式 提升 机 ， 大 提 升速 度 为 ８ ８ ｍ ｓ最 最 ． ／ ， 大静张力 ８ ６ ｋ 最 大 静 张 力差 为 １ １ｋ 电动 机 ７ Ｎ， ４ Ｎ，
ＩＵ、 Ｌ Ｒ Ｕ、 Ｃ Ｅ Ｕ等 ， 留矿 根 据矿 用提 升 Ｆ Ｖ Ｖ、 Ｂ Ｂ Ｕ、 Ｘ 屯
机 的要求 和现 场实 际环 境选用 了 Ａ Ｕ（ｃｖ ｃｆ Ｒ ａｔｅｒ ｔ — ｉ ｅｉ ｉ
ｅ ｎｔ 、Ｎ ｉｖａ ｒｕ ｉ） Ｃ Ｕ（ ａ ａｉ ｒｕ ｉ 、 ｒ ｉ） Ｉ Ｕ（ｎ ｅ ｅ ｎｔ 、 Ｂ ｃ ｐｃｔ ｎ ） ｕ ｏ ｔ Ｃ Ｕ（ ｏｔ ｌｕ ｉ 、 Ｕ（ ａ ｒｃｏｉｇ ｕ ｉ） ＩＵ Ｏ ｃｎｒ ｎｔ ＷＣ ｗ ｔ ｏｌ ｎｔ 、Ｆ ｏ ） ｅ ｎ （ｎ ｕ ｆｔ ｎｔ 、 Ｌ ｖｌ ｇ ｉ ｉ ｒｕ ｉ） Ｅ Ｕ ｉｐ ｔ ｌ ｒｕ ｉ） Ｖ Ｕ（ ｏ ａｅ ｌ ｔ ｎｔ 、 Ｘ ｅ ｉ ｔ ｍｅ
电 机 侧 变流 器
４７ ０ ０ ８０ ６ ０ ～３ ３ ０ ０ ０ ～８
额定有功功－ ｋ Ａ ￣／ Ｖ 额 定 电流 ／ Ａ
输入 ／ 出 电压／ 输 Ｖ
于 Ｃ Ｕ单 元 的信号 控制 ＩＣ Ｏ Ｇ Ｔ的导 通和关 断 。单元 柜 内有 Ｅ ＭＣ（ 电磁 兼容 ） 滤 装置 、 位 电路 和 ＩＴ 过 箝 Ｎ 接 口板 等设 施 。Ｅ ＭＣ过 滤 装 置 安 装 在 电动 机 侧 或 供 电 电网侧 ， 证 无 派 生 电压 进 入 电 动 机 或 电 网。 保 箝 位 电路 限制 电路 中的 电流变 化率 。ＩＴ板 负 责控 Ｎ 制 单元 Ｃ Ｕ与 整流 单 元 或 逆 变单 元 之 间 的 信 号通 Ｏ
矿井提升机中变频调速技术的应用
FORUM 论坛工艺44 /矿业装备 MINING EQUIPMENT矿井提升机中变频调速技术的应用□ 宋 民 大同煤矿集团忻州同舟煤业有限公司随着科技的进步和时代的发展，变频器技术及性能也逐渐成熟完善，并广泛应用的各领域的实际发展中。
尤其是对于我国煤矿企业，煤矿的主要工作流程就是采运为主，如何进一步提升煤矿采煤运煤效率是煤矿工作的关键。
变频技术在矿井设备中的广泛应用，煤矿设备的安全高效是保障正常生产的前提，煤矿安全高效生产是当前煤矿需要迫切解决的问题。
1 矿井提升的相关概况随着我国经济的发展，带来能源经济和技术的长足进步。
尤其是对于我国煤矿企业来讲，煤矿企业更需要进一步提升自身的施工技术和施工设备才能进一步提升自身的经济效益，因此提升矿井中的提升机技术是具有一定现实意义的。
矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。
按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。
缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。
单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。
双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。
缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万t 以下、井深小于400 m 的矿井中。
摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。
提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。
摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。
按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。
后者的优点是可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。
年产120万t 以上、井深小于2 100 m 的竖井大多采用这种提升机。
PLC变频调速系统在矿井提升机中的应用
PLC变频调速系统在矿井提升机中的应用
冯哲豪
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)4
【摘要】矿井提升机存在耗电量比较大、缺乏安全性保证以及调速范围有限等问题,为此,在分析矿井提升机最新变频调速技术的基础上,分析了山西井下煤矿的研究现状,提出了山西煤矿的改造方向。
根据实际需求提出了矿井提升机的整体升级方案并分别设计其动力系统和软硬件系统。
最终进行参数应用测试和实验,从提升机加速、减速和等速运行过程整体分析其稳定性的改善方法,以提高提升机的工作安全系数和作业效率。
【总页数】3页(P66-68)
【作者】冯哲豪
【作者单位】大同煤矿集团同生千井煤业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD633
【相关文献】
1.冗余PLC控制变频调速系统在矿井提升机中的应用
2.PLC在矿井提升机变频调速控制系统中的应用
3.基于双PLC控制的变频调速系统在矿井提升机中的应用
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5.PLC在矿井提升机变频调速控制系统中的应用
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变频调速控制技术在矿业提升机中的应用
变频调速控制技术在矿业提升机中的应用□ 罗 丹 大同煤矿集团忻州窑矿机电科 山西大同 0370211 矿业提升机变频调速控制技术的概述矿井提升机主要是在矿井内完成矿石、人员、材料、废料及设备的运输，由于运输物的特殊性以及矿井内环境的恶劣性，所以对提升机的精确度、调速性能、制动方位以及运行的转向有着严格的要求。
传统提升机调速的技术所需要的设备体积较大，并且投入资金和能耗量较大，并且在使用过程中，传统调速技术的运行状态较为不稳定，容易引起调控设备故障，严重影响提升机的使用寿命。
变频调控技术采用了智能化和数字化的系统，利用电动机输入频率来改善电机的转动速度，从而提高提升机的调节精度和调速的范围。
变频调控技术优化了提升机的性能，减少了能耗，实现了低碳生产的方式，同时变频调速技术也可以增强矿井生产的安全性，减少矿井运输过程中事故发生的概率。
目前变频调速技术由于其电路简单、操作灵活放便、安全性能高、经济效益好等特点，在矿井生产中已经被广泛的应用。
2 矿井提升机变频调速控制技术的原理2.1 变频调速设计基本原理依据元提升机的转速计算公式对变频调速的同步转速n1、定子电源频率∫1、磁极对数p等提升机是矿业企业生产过程中必不可少的设备，但是随着经济的发展和科技的进步，传统提升机调速技术的弊端不断暴露，变频调速控制技术已经被矿业企业广泛的应用，变频调速技术不仅可以提升矿井的生产效率，也提高了提升机的使用寿命。
本文介绍了矿业提升机变频调速控制技术的概述和相关原理，也分析了变频调速控制技术在应用的要点，对变频调速控制系统在提升机中的应用情况进行了详细的阐述。
进行分析计算，其公式为n1=60∫1p，由于异步转速n与同步转速n1存在等量关系等式，因此：n=n1(1－s)=60∫1(1－s)/p。
通过公式运用对比分析的方法，分析异步电机转速的实施效果，来确定最有效率的异步电机速率。
变频调控的相关标准是通过三相交流电机中的频率、电子、电机转速的模式的变更所确定，从而不断的提升电源频率对电机转速操作的影响，确定提升机综合调速控制模式的最佳标准。
变频器在煤矿提升机控制中的应用分析
变频器在煤矿提升机控制中的应用分析变频器是一种广泛应用于煤矿提升机控制系统中的设备，其应用在提升机的运行中起着重要的作用。
本文将分析变频器在煤矿提升机控制中的应用。
1. 变频器的基本原理及作用变频器是一种电子设备，用于控制交流电机的转速。
它通过改变电源频率来改变电机的转速，从而实现对提升机的运行速度的控制。
变频器可以实现提升机的平稳启动和停止，调整运行速度，提高运行效率，降低能耗，减少设备损坏等。
2. 变频器在提升机启动中的应用在煤矿提升机的启动过程中，传统的直接启动方式会带来较大的起动电流冲击，容易对电网和设备造成影响，同时也会对提升机的机械部件造成较大的损伤。
而采用变频器控制的启动方式，可以通过调整变频器的输出频率和电压实现平稳启动，避免冲击，保护电网和设备，延长设备使用寿命。
3. 变频器在提升机调速中的应用煤矿提升机的运行速度需要根据实际情况进行调整，传统的调速方式通常依靠机械传动或者调整电源电压来实现，但这些方式不够灵活，调速范围较小。
而采用变频器控制的调速方式，可以通过改变变频器的输出频率来实现提升机的精确调速，实现提升机在不同工况下的精确运行。
4. 变频器在提升机制动中的应用提升机在减速和停止的过程中需要进行制动，传统的制动方式通常是采用机械制动或者电阻制动，但这些方式存在能耗高、制动效果不佳等问题。
而采用变频器控制的制动方式，可以实现电机的反馈制动，将电机的动能转换为电能，节约能源的同时也提高了制动效果。
5. 变频器在提升机故障诊断中的应用煤矿提升机设备的故障会对生产效率产生影响，因此及时准确地进行故障诊断和排除是非常重要的。
采用变频器控制的提升机系统可以通过监测和分析变频器的运行状态、电流、温度等参数，实现对故障的快速诊断和预警，提高故障排除的效率，缩短停机时间，保证生产的连续进行。
综上所述，变频器在煤矿提升机控制中具有很大的应用潜力。
通过使用变频器控制系统，可以实现提升机的平稳启动和停止、精确调速、高效制动以及故障诊断等功能，提高设备的运行效率，降低能耗，延长设备寿命，同时也提高了煤矿提升机系统的安全性和可靠性。
变频调速技术在矿井提升机中的应用
74 /矿业装备 MINING EQUIPMENT变频调速技术在矿井提升机中的应用□ 乔志军 阳煤集团有限责任公司三矿矿业生产中，提升机作为提升系统的主要设备，是主要的耗能部分，其设备的运行稳定直接能影响生产效率。
随着矿山生产自动化程度的不断提高，对矿井提升机的速动控制和启动制动要求也随之提高。
为了解决这个问题，针对传统提升机电气控制系统存在的不足之处，结合矿山特殊工作环境对提升系统的要求，利用PLC 对提升系统进行升级改造，通过调节电机的输出功率对速度进行稳定控制，提高了在提升系统运行的的稳定性。
传统提升机电气控制系统的局限传统的提升机电气控制系统由电源供电回路、保护回路、信号回路、制动停车回路、自动与手动回路、自锁及闭锁回路组成。
国内一部分矿用提升机的电气控制系统的蓝本来自前苏联的产品，自动化程度低。
虽然采用了上世纪80年代比较成熟的继电保护技术，但是在实际生产运行中，仍然存在着能耗大、效率低、故障易发等缺点。
传统的提升机电气控制系统有以下几大问题亟待解决。
能源利用效率低下。
电机转子电路调速采用交流接触器开关串联电阻的方式，由于运行时间长，频繁动作，接触器耗损严重，老化剧烈，振动和噪音大、故障易发，日常维护量大。
转差电阻消耗大量电能，导致严重的能源浪费。
电气制动保护在实际使用时利用较少，提升系统的这项重要功能形同虚设。
电气制动保护采用三相半控桥式整流输出电路，其触发电路由磁放大器、电阻和其他电子元件共同组成。
组成电气制动保护系统的各个元件件之间存在着较大的电气参数差异，因而相容性较差，同时由于接触点较多，导致维修工作复杂，故障不易检查。
由于缺少缓冲机制，实际使用中的提升机承受着较大的冲击载荷，提升系统的速度调节能力较差，易产生较大损耗。
安全隐患突出。
传统的提升机系统保护系统的单一，完全依靠操作司机控制操作闸来控制提升速度，这要求操作司机的精力高度集中。
长时间的高强度用脑，极易导致大脑的疲劳，从而反应速度下降，易发生安全事故。
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ACS6000中压交直交变频系统在大同煤矿集团公司麻家梁矿主井提
升机的应用
摘要:ACS6000中压交直交变频系统具有功率大、运行元件少、结构简单、可靠性高、响应速度快、功率因数为1、谐波小噪声低、对电网冲击小、能耗低等特点,且其控制、保护、操作、维护功能齐全,动态、静态控制性能优越,故障自诊断系统完善,查找故障简单方便,多重保护系统保证提升机系统安全可靠运行。
关键词:提升机中压交直交变频系统安全可靠
随着同煤集团千万吨矿井的建设,许多大功率、高效能的先进设备也不断地被引进,使我们的生产水平与国际水平接轨。
麻家梁矿主井担负着矿井原煤的提升任务,是保证矿井生产能力的喉舌设备,其安全、可靠运行是保证产量的首要条件。
该设备采用落地式、摩擦式提升机,提升容器为45吨箕斗,提升高度595.8 m,井筒直径Φ9.0 m；提升机滚筒直径Φ5700 mm(重55.6t)；电机采用三相同步电机,功率7000 kW；额定提升速度13.73 m/s,加速度0.75 m/s2；制动系统采用14对制动器、两台液压站同时运行,互为热备用状态；主变压器(双绕组)为2500 kV A,高压:5000 V,低压3160 V。
对于这样大功率的提升机,实现对其有效控制,确保提升机安全可靠运行至关重要。
我们采用ABB公司ACS6027-A12-2S09型中压交直交变频系统,实现对提升机传动系统、控制保护系统、行程监视保护系
统和操作维护系统的控制。
1 技术性能及特点
ACS6027-A12-2S09型中压交直交变频系统是连续输出直接转矩控制,适用于3-27兆瓦电机的转速及转矩控制的中压变频器,该系统可快捷方便地设计、计算、组态矿山提升机电控系统。
该系统供电电压3160 V,输出功率14000 kV A,电机轴带法兰与滚筒通过螺栓连接,采用12脉的传动系统控制。
主要由以下几部分组成: 有源整流器单元(ARU)、逆变单元(INU)、电容器组单元(CBU)、水冷单元(WCU)、控制单元(COU)、励磁单元(EXU)。
该系统对提升机提升运行方式、安全状况及设备的监视进行控制,可实现提升机检修及过卷等恢复运行方式；针对过速、过卷保护在井筒内安装减速和过卷硬件保护装置,作为软件的后备保护。
具有以下特点。
(1)高安全性、低故障率、齐全的安全保护功能。
(2)对位置、速度、转矩高质量精确控制,平滑无冲击运行。
(3)专家故障诊断系统、快速纠错系统。
(4)高效率、低维护,使设备运行成本较低。
2 性能比较
2.1 先进的交直交传动系统
(1)集成门极换流晶闸管IGCT的应用。
ACS 6000系统有源整流器单元(ARU)。
内装集成门极换流晶闸管IGCT,用于四象限操作和较差的电网降低谐波。
集成化门极换流晶闸管IGCT是专为中压变频器开发的功率半导体开关器件,IGCT集绝缘门双极性晶体管(IGBT)的高速开关特性和门极关断晶闸管(GTO)的高阻断电压和低导通损耗特性于一体。
IGCT 的导通与关断是单独控制,中压变频器没有固定的开关频率。
消除了传统PWM技术引起的噪音。
(2)直接转矩控制(DTC)。
直接转矩控制(DTC)是一种革命性的电机控制方法,无需使用脉冲编码器从电机轴端反馈的信息,就能精确控制电机转速和转矩。
允许对所有的电机核心变量进行直接控制。
在DTC中,定子磁通量及转矩为主要的控制变量。
电机状态的计算在先进的电机软件模型中通过高速数字信号处理器每秒更新40,000次(即每25微秒更新一次)。
DTC转矩阶越响应时间(50 Hz)为1～2 ms,而PWM磁通矢量为
10～20 ms,标量控制超过150 ms。
保证了高而稳定的产品质量、最小的原材料损耗以及最小的机械磨损。
DTC可以实现:无超调的高动态响应时间,精确的静态速度和转矩控制；平滑的输出电流波形实现最小的转矩纹波；低谐波曲线特性又低电机噪音。
(3)与传统交交变频传动比较具有的优势。
①传统的交交变频,变压器副边绕组结构非常复杂,总容量大,能耗高；而中压交直交变频结构精巧,总容量小,能耗低。
②交交变频系统对母线电压冲击超过5%；而中压交直交变频小于1%。
交交变频系统对电网造成的电压降是交直交变频系统的6～10倍。
③交交变频系统的功率因素很低,从电网所需的视在功率远大于交直交变频系统,而中压交直交变频系统功率因素为1。
④IGCT集成门极换流型晶闸管的应用使系统具有快速开关特性及较高的可靠性。
⑤DTC直接转矩控制技术使系统具有快速转矩响应和高精度的控制。
⑥尤其是对于临时电网(临时电网的容量普遍较小)时,ACS6000交直交传动显示出了更大的优越性。
2.2 过程控制系统采用基于工业IT技术的AC800M PLC控制器
提升机过程控制系统由以下部分组成:AC800M PLC系统；S800 I/O系统；继电器柜；低压配电柜、行程监控系统、信号系统。
AC800M控制器是控制系统的核心,是功能强大的控制器,可以挂接数千个I/O点,从CPU、通信模块到I/O模块的全面冗余功能；实现与操作员、工程师及管理人员之间通讯；支持多种现场总线标准:Profibus-DP、FF、Modbus等。
它高度的模块化结构,使系统可以进行灵活的配置。
系统提供标准的OPC Server实时数据接口、支持IEC61131-3标准的5种编程语言、面向目标的编程方式、友好的编程组态工具、面向目标的项目管理功能及模块化的DIN导轨式安装,均显示出它的优越性。
2.3 细致的提升机行程监控系统
提升机行程监控系统由AC80 PLC系统、S800 I/O系统、继电器柜、低压配电柜等部分组成。
对提升机提升容器在井筒中的位置、距井口的距离、速度、加速度进行全程监视,并有效进行过卷和过速保护。
2.4 实现全载半速功能
在两个整流单元、两个逆变单元、两个整流变压器、两个中压开关都正常的情况下,可以使用正常的全载全速功能。
当提升机电控系统在两个整流单元、逆变单元或主变压器中的任意一个不工作的情况下,把电机的两个原来分别由两个逆变单元所带的定子绕组改为以串联的方式连接起来,由逆变单元驱动,实现全载半速运行。
3 结语
由此可见,ACS6000中压交直交变频系统具有功率大、运行元件少、结构简单、可靠性高、响应速度快、功率因数为1、谐波小噪声低、对电网冲击小、能耗低等特点,且其控制、保护、操作、维护功能齐全,动态、静态控制性能优越,故障自诊断系统完善,查找故障简单方便,多重保护系统保证提升机系统安全可靠运行。
在确保提升机高效运行的同时,降低了操作维护人员的工作量,有很大的应用前景。