英威腾CHA系列中压四象限变频器在矿井提升机上的应用

　　摘要：本文主要介绍了英威腾CHA系列中压660V大功率四象限变频器在矿井提升机上的应用。CHA系列四象限变频器的整流部分采用PWM整流单元，采用IGBT做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲。一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器成为“绿色产品”；另一方面可以将电机制动产生的能量回馈到电网，达到节能的效果。
　　关键词：CHA中压四象限变频器 PWM整流回馈 矿井提升机
　　一、引言
　　矿井提升是采煤生产过程中的重要环节，井下各工作面采掘下来的煤或矸石，由运输设备经井下巷道运到井底车场，然后再由提升设备提至地面。人员的升降，材料、设备的输送都需要通过提升设备来完成。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽，用“矿井的咽喉”形象的描述了矿井提升的重要作用，十分恰当。矿井提升机作为矿井提升设备中应用较多的设备，对其可靠性、安全性、经济性要求都很高。英威腾500kW/660V的CHA中压四象限变频器CHA100-500-6-N4已经成功应用于贵州青利集团荔波分公司平寨矿井提升机上，本文将详细介绍其应用情况。
　　二、矿井提升机电气传动要求
　　1、矿井提升机的组成
　　矿井提升设备主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架（井塔）及装卸载设备等组成。

　　2、矿井提升机负载特性分析与对变频器技术要求
　　（1）负载特性：恒转矩负载，启动转矩大，提升机在下放时，电机处于发电状态，有较大能回馈。
　　（2）对变频器驱动要求：
　　①启动转矩大，调速特性好；
　　②低频时能输出较大转矩，悬挂时不能溜车；
　　③过载能力强；
　　④下放时，电机有较大能量回馈，变频器能够消耗回馈的能量或将其回馈到电网；
　　⑤如果提升机安装位置在煤矿井下，需要考虑使用防爆型变频器。
　　（3）调速目的：提升工艺需要，节能。
　　三、英威腾CHA中压四象限变频器在矿井提升机上的应用
　　英威腾CHA中压四象限变频器在贵州青利集团荔波分公司平寨煤矿大功率矿井提升机上的已成功应用。现场具体情况如下：

　　1、设备描述

　　2、电机参数

　　3、变频器配置

　　CHA中压四象限变频器系统框图
　　
　　4、变频器调试
　　（1）首先将电机与负载脱开，采用V/F控制方式调试。启动变频器，当频率上升到0.7HZ时，报OC1故障（加速过电流）。调整变频器参数，将加速时间和减速时间设长，设为130S，将转矩提升设为0.5%，起始频率设为1.5HZ，转矩提升截止频率设定为40%，V/F转差补偿限定设为0.5HZ,调整后变频器V/F方式运行正常，电机空载运行电流为132A左右。
　　（2）将电机与减速机连上，这样电机运行时会带动提升机的卷筒旋转（卷筒上未挂钢丝绳），属于轻负载。再运行，变频器运行稳定，运行电流为145A左右。并按照提升机运行要求，将加速时间设定为10S，减速时间设定为5S，变频器运行稳定，加、减速过程中未出现过流、过压故障。
　　（3）再将电机与负载脱开，进行电机旋转自学，获得电机定、转子电阻，定、转子电感、定、转子互感与空载电流等参数，然后采用开环矢量控制方式（SVC）。因为矿井提升机设备属于重载设备，实际带载运行时对变频器的启动转矩和低频转矩输出要求较高，变频器如果在实际重载情况下采用V/F控制方式，会在启动阶段或低频阶段出现过流现象，因为V/F控制方式的弱点就是启动转矩和低频转矩输出不够大。电机自学习完成后，获得了准确的电机参数，采用开环矢量控制方式，电机空载运行正常。带上负载进行轻载和重载运行，调整电机参数，提升机运行正常，能实现加速时间8S,减速时间4S要求，且在提升机下放时将多余的能量完全通过PWM整流回馈单元回馈到电网，实现节能。
　　（4）调试完成后，变频器参数设置如下：

　　整流部分：
　　逆变部分：
　　四、英威腾CHA中压四象限变频器在矿井提升机上的应用效果与客户评价
　　经过调试，CHA中压四象限变频器整流部分运行正常稳定，逆变部分运行也正常稳定，满足提升机运行要求。实际运行证明，英威腾中压四象限变频器在中压大功率矿井提升机上应用稳定、可靠，调速性能优良，启动转矩和低频转矩输出大；提升机下放时，将电机再生发电状态下多余的电能回馈到电网，节约电能，而且提高了输入功率因素，降低了谐波干扰。
　　客户对英威腾CHA中压四象限变频器在矿井提升机上的应用效果非常满意。提升机运行安全可靠，相比以前转子串电阻方式，变频器无极调速性能非常优良；另外，矿井提升机属于煤矿大型设备，其能耗占整个煤矿生产总能耗比重大，PWM整流回馈方式相比制动单元+制动电阻方式，使变频器做到节能环保。
　　五、结束语
　　 我国煤炭行业的技术装备升级正在快速的推进，国家对煤炭行业的装备的自动化程度、生产效率以及安全性、可靠性都有了很高的要求。英威腾CHA四象限变频器以其的技术，优良的性能为煤炭产业的技术装备升级提供了有效的保障，使煤炭行业的技术装备立足民族品牌，更好的为煤炭产业服务。
　　六、参考文献
　　1．《英威腾变频器产品手册》深圳英威腾电气股份有限公司
　　2．《英威腾CHA100中压四象限变频器说明书》深圳英威腾电气股份有限公司
　　3．《矿山机械与设备》中国矿业大学出版社 谢锡纯  李晓豁 主编
　　4．《矿山工程与设备技术》冶金工业出版社 王荣祥  任效乾 主编