好文档就是一把金锄头!
欢迎来到金锄头文库![会员中心]
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本

绞车电控系统基础知识.docx

16页
  • 卖家[上传人]:桔****
  • 文档编号:516841670
  • 上传时间:2023-01-24
  • 文档格式:DOCX
  • 文档大小:22.86KB
  • / 16 举报 版权申诉 马上下载
  • 文本预览
  • 下载提示
  • 常见问题
    • 第一章序言一、防爆绞车系统发展简史:全国煤矿井下安装有上万部交流提升机(以下简称绞车),从控制系统分析,主要有以下几种系统,而这几种系统又代表了我国绞车电控系统的发展历史1. 没有控制系统的绞车:随着《安全生产法》及《煤矿安全规程》的颁布及施行,此类绞车在井下提升领域已经很少了,主要是应用在55KW以下的小卷筒小功率的调度绞车或临时提升物料的绞车2. 转子串电阻调速的绞车电控系统(俗称“电绞”):由于国家对安全生产的重视,根据《煤矿安全规程》的规定,在高瓦斯及高煤尘的工作环境,要求采用防爆的绞车电控系统此时,大量的采用转子串电阻调速的电控系统被我国的煤矿广泛应用这种防爆电控系统,在防爆电机的转子上串联防爆电阻,通过逐级投入或切除电阻来达到调速目的该系统的双线制保护是通过增加测速发电机或自整角机测量速度,由此速度信号而形成的后备保护系统来实现,也有个别的是采用轴编码器来进行测速的该系统在当时的技术条件下确实解决了对井下绞车电控系统的防爆需要但其缺点也是尤其明显的:失爆:由于在调速及制动过程中,防爆电阻消耗大量的能量,导致防爆电阻箱过热而使得防爆箱变红、变形,不仅增加 了系统的维护量,更为严重的是形成失爆,为煤矿井下带来 安全隐患。

      安全隐患大:由于在负力提升状态下采用电阻消耗能量制动, 且传动系统任何保护,因此一旦制动系统有问题,易形成 “飞车”事故,给安全生产造成隐患占用空间大:在此系统中,大量防爆电阻的投入,而占用了 大面积的井下硐室,增加了车房硐室开拓的费用和难度调速精度低:从技术上该系统都是通过投入和切除电阻来进行 调速的,故其调速系统只能是分级调速,而无法做到无级调 速,且加减速度不易控制,这样又为绞车提升过程中造成安 全隐患,容易造成掉道等事故的发生无法实现控制的双线 制3. 防爆液压绞车系统(俗称“液绞”):由于电绞存在着上述的种种 缺点,八十年代初防爆液压绞车系统出现了液压绞车系统采用一台或 两台油泵驱动液压系统,然后通过液压系统来驱动液压马达,由液压马 达直接驱动卷筒,实现提升,这样可以通过控制液压系统中液压油的流 量来控制提升机的速度该系统的双线制保护也是通过增加测速发电机或自整角机测量速度,由此速度信号而形成的后备保护系统来实现,也有个别的是采 用轴编码器来进行测速的该系统不需要减速机直接驱动卷筒,因此简化了主机系统,故成 本较低,又很好的解决了原来电绞的缺点但在一段时间的应用后,其 缺点也就随之暴露:传动效率低:通过上面论述可以知道,来自油泵电机的驱动 力通过一系列的传动驱动卷筒,因此其传动效率是比较低的, 一般能做到70%就非常不错了。

      故障率高:由于液压马达长期运行,故其故障率非常高,因此 维护费用及维护时间给用户造成损失密封差:由于我国的密封件的材质及加工水平较低,故液压 系统的密封性能较大,尤其是系统投入一年以后,漏油比较 严重,因此液压系统后期维护量大,维护成本高,维护时间 长,给用户造成较大的损失过载能力差:液绞系统的过载能力比较差,因此在设计上往 往加大安全系数,增加用户的投资二、全数字防爆四象限变频绞车电控系统(一般称为“变频绞车”):为解 决以上系统存在的这样或那样的缺点,在2001年唐山开诚电器有限责任公 司独立开发了全数字防爆四象限变频绞车电控系统在变频绞车电控系统中,以防爆四象限变频器为主要拖动设备,通过双 PLC数字控制技术,实现《煤安规程》中规定的绞车双线制保护及控制具 体优点有:调速精度高,调速范围广:调速精度不低于0.5%,调速 范围为0.3~额定转速双线制保护:由于采用一条硬件安全电路和两条软件安全电路 相互冗余,使得系统更加安全可靠双线制控制:正常提升时,采用双PLC系统相互监视,相互 冗余当其中一个PLC系统发生故障时,另一个PLC系统仍 可投入进行应急开车,最大程度的给用户减少损失。

      操作简便:司机操作简单,系统安全性大大提高节能效果明 显:系统将再生能量通过四象限变频调速装置回馈电网,采用AFE 自换向技术保持回馈电流与电网电压的反相位,真正实现回馈制动第二章基础及术语术语和基础知识:1. 异步电动机的转速:异步电动机定子磁场的转速被称为异步电动机的 同步转速因为当转子的转速达到电动机的同步转速时其转子绕组将不再 切割定子旋转磁场,因此转子绕组中不再产生感应电流,也不再产 生转矩因此异步电动机的转速总是小于其同步转速异步电动机的同步转速由电动机的磁极对数(极对数)和电源 频率所决定60 f电机的同步转速ns :且转差率ns因此匕,电动机的转速n 电动机转速,r/min ;ns 同步转速,r/min ;f 电源频率,Hz ;p 电动机磁极对数;S 转差率因为电动机出厂之后,电动机的极对数一般就不能再改变了, 因此调节电动机的电源频率即可达到调节电动机的转速的目的2. “交-直-交”变频器:从某种意义上来说,变频器就是一个可以任 意改变频率的交流电源交-直-交”变频器首先通过三相全波整 流将交流电源整流成直流,然后通过开关元件将直流逆变工成交 流,实现对输出电源的频率的控制。

      交流电 . ] f ] || 交流电整流电路 I U 31流中间电路 I >| .顼变电路 |1(王业电源) , 】 I , 1 . ,频率和电压[ [ 可调的交流电变频器的基本构成 “3. IGBT (Isolated Gate Bipolar Transisto,隔离门极双极型晶体 管):是目前广泛应用于中小容量变频器中的一种半导体开关器 件由于它集功率MOSFET和功率晶体管的优点于一身,具有输 入阻抗高、开关速度快等特点4. IPM (Intelligent Power Module,智能功率模块):是一种将功 率开关器件及其驱动电路,保护电路等集成在同一封装内的集成模 块目前的IPM 一般采用IGBT作为功率开关器件,通过光耦接收 信号后对IGBT进行驱动,并同时具有过电流保护,过热保护,以 及驱动电源电压不足时的保护等保护功能其功率损耗小,发热 低,为解决防爆变频调速装置的散热问题提供了有利的条件5. PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)控制:是在逆 变电路部分同时对输出电压(电流)的幅值和频率进行控制的控制 方式在这种控制方式中,以较高频率对逆变电路的半导体开关元器 件进行开关,并通过改变输出脉冲的宽度来达到控制电压(电流)的 目的。

      6. 正弦波PWM控制:指的是改变PWM输出的脉冲宽度,使输出电 压的平均值接近于正弦波这种控制方式也被称为SPWM控制7. 矢量控制:其基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的 电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩 电流)并分别加以控制由于在这种控制方式中必须同时控制异步 电动机定子电流的幅值和相位,即控制定子电流矢量,故这种控制方 式被称为矢量控制方式矢量控制方式使对异步电动机进行高性能的控制成为可能采 用矢量控制方式的交流调速系统不仅在调速范围上可以与直流电动 机相匹敌,而且可以直接控制异步电动机的转矩8. 电机正反转的变频实现:利用普通的电网电源运行的交流拖动系统,为了实现电动机的 正反转切换,必须利用开关等装置对电源进行换相切换利用变频器进行调速控制时,只需改变变频器内部逆变电路换 流器件的开关顺序即可以达到对输出进行换相的目的,很容易实现 电动机的正反转切换而不需要专门设置正反转切换装置此外,对在电网电源下运行的电动机进行正反转切换时,如果在电动机尚未停止时进行相序的切换,电动机内将 会由于相序的改变而流过大于起动电流的电流,有烧毁电动 机的危险,所以通常必须等电动机安全停下来之后才能够进 行换相操作。

      而在采用变频器的交流调速系统中,由于可以通过改 变变频器的输出频率使电动机按照斜坡函数的规律进行减速,并在 电动机减速至低速范围后再进行相序切换,进行相序切换时电动机 的电流可以很小对于利用普通的电网电源运行的交流拖动系统来说,由于电动 机的起动电流较大并存在着与起动时间成正比的功率损耗,所以不 能使电动机进行高频度的起停运转而对于采用了变频器的交流调 速系统来说,由于电动机的起停都是在低速区进行而且加减速过程 都比较平缓,电动机的功耗和发热较小,可以进行较高频度的起停 运转9. 负力运行:绞车在重物下放以及重物上提的减速段,电机的给定的 转速均小于实际转速,故此时提升机均处于负力运行状态电机需 要在给定的转速大于实际转速时,即正力运行时为电动状态,此时 电机为耗能运行;而当电机在负力提升时为发电状态,可视电机为 发电机,因此需将再生能量进一步处理对于变频器控制的电机而言,其在负力运行时,变频器的直流 母线电压将上升10. 电气制动:由于在变频器驱动系统中电动机的调整控制是通过改变 变频器的输出频率进行的,当把变频器的输出频率降至电动机的实际转速所对应的频率以下时,负载的机械能将被转换为电能,并被回馈到变频器。

      而变频器则可以利用自己的制动回路将这部分能量 以热能消耗或回馈给供电电网,并形成电气制动同机械制动相比,电气制动有许多优点,例如体积小,维护简 单,可靠性好等但是也应该注意到,由于在静止状态下电气制动 并不能使电动机产生保持转矩,所以在绞车系统中还必须采取相应 的措施,例如和机械盘形制动器(盘形闸)同时使用电气制动形式主要分为动力制动(直流制动)、能耗制动、 回馈制动,这三种制动方式将在下文进行论述11. 动力制动(直流制动):它是利用制动时,在电机定子上施加直 流电势,由于转子旋转而形成与转子本身磁场相反的旋转磁场,达 到制动的目的一般适用于由高速旋转降至低速旋转,故制动过程 及减速度无法精确控制12. 能耗制动:制动单元实时采样直流母线电压值,当其值达到某一阈 值时,制动单元投入制动电阻将再生能量消耗13. 可控整流:普通两象限变频器的三相全波整流单元为非可控的整流 单元,故该单元无法实现再生能量的回馈,因此为实现再生能量的 回馈将三相全波整流单元设计成可控整流,例如我们采用的仍然是 IPM来作为整流单元14. AFE (Active Front End,主动前端)技术:采用AFE技术的变频器,可以实时的控制电流的相位。

      当电机为电动状态时,通过AFE技术的控制,电流的相位可以和电压同相位,使功率因数接近于1;当电机为发电状态时,通过AFE技术的控制,电流的相位 可以和电压反相位,我们知道,发电机的电流和电压是反相位的, 而此时就可以将电机理解为发电机在运行15. 回馈制动:回馈制动有两种方式,整流回馈和AFE回馈整流回馈:即采用普通三相全波整流+回馈单元+自耦变压器的 形式自耦变压器的目的是为了使回馈的电压与电网电压一 致当电机产生再生能量时,直流母线电压提升,回馈单元将 能量通过自耦变压器回馈电网此时,回馈的波形最好的情况 下只能是方波,这对电网来讲,污染是非常严重的AFE回馈:采用可控整流+AFE控制单元当电机产生再生 能量时,直流母线电压提高到设定阈值时,整流侧的DSP (数字信号处理器)类似逆变侧的DSP 一样自动控制可 控整流的IPM的工作,通过PWM斩波技术,形成回馈的正 弦波同时,通过AFE技术,自动将回馈的电流相位保持与电 网电压相位的反相位,而真正达到向电网回馈正弦波的能量, 且如发电机的状态一样的运行另外,对于采用二极管整流电路(三相全波整流)和电压 形PWM逆变电器的变频器来说,变频器本身造成的高闪谐波 将给电源。

      点击阅读更多内容
      关于金锄头网 - 版权申诉 - 免责声明 - 诚邀英才 - 联系我们
      手机版 | 川公网安备 51140202000112号 | 经营许可证(蜀ICP备13022795号)
      ©2008-2016 by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.