山东风光电子有限责任公司 刘学成
摘要：本文介绍了变频调速系统对矿用提升机的改造，实现了绞车的平稳运行，达到了节能降耗和提高产量的目的。
关键词：矿山提升机 变频调速系统 能量回馈
Abstract: This paper introduces the reconstruction that variable frequency control velocity system for mining hoist. It realizes smoothrunning of well winch , achieves the purpose of retrenching energy ,reducing energy consumption and improving output.
Key words: mining hoist variable frequency control velocity system
energy feedback
1、引言：
交—直—交变频调速系统已在泵类、风机类负载上得到广泛应用，并且正在大面积推广。但大多数矿用提升机还在沿用传统的线绕式异步电动机，用转子串电阻的方法调速。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，故障率高。矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。但是，不可能把风机、水泵用的变频器直接应用到提升机上，因为提升类负载对变频器有着不少特殊的要求。
鉴于提升绞车的特殊性，我公司自2000年开始研制开发的矿山提升机变频调速系统，已于2000年12月研制成功并通过了山东省科学技术厅科技成果鉴定，填补了国内空白。同时研制的两台分别在山东省宁阳华宁煤矿和山东省宁阳正大煤业有限公司运行，对矿用提升机的安全运行及节能改造确实起到了决定的作用，应用效果较好。对上述两台机器经过近两年的观察和总结，我公司于2002年10月对已开发成功的提升机变频调速系统进行了完善，本文主要介绍完善后的该系统。
2、使用该系统的优点
⑴实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。
⑵起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。
⑶运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。
⑷ 安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有连锁保护、自动限速保护功能等。
⑸设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。
⑹该系统四象限运行，回馈能量直接回电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。
3、矿用提升机变频调速系统的工作原理
变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现绞车的调速。交流异步电动机的转速公式为：
n=60f1(1-s)/p 其中：n――电极转速;f1――定子供电频率;
p――极对数; s――转差率;
该设备为交－直－交电压型变频调速系统，原理图如下图1所示。
[center] 图1矿用提升机变频调速系统原理图[/center]
该系统的运行过程主要分为两个过程：
（1）绞车电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成，如上图1所示。其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，从而改变输出电压，起到调速作用。
（2）绞车电机作为发电机的过程，即能量回馈过程。该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成，如上图1所示。其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。二极管D1和D2为隔离二极管，其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分。电解电容E2的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。因为回馈逆变输出的是调制波，为保证逆变的正常工作以及减少对电网的污染，我们加了一个输出滤波部分，使该系统的可靠性更加稳定。
见于矿区电压的波动性可能比较大的事实，由于变频器的回馈条件是要和电网电压有一个固定电压差值，假若某时刻网电电压比较高，再加上回馈时的固定
电压差值，此时变频器的母线电压就会达到一个比较高的电压值，如果再有重车下滑，则母线电压会更高，此时的高电压就有可能威胁到变频器的大功率器件的安全，为此，该系统又加了一个刹车部分（如上图1所示），以保证变频器的安全。
4、变频调速系统对原调速系统的改造
为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。同时为了让操作者不改变操作习惯，工、变频系统都用原操作机构操作，如图2所示：
[center]图2工、变频系统切换控制[/center]
5、现场应用情况及运行效果
从2003年3月到2003年12月底，我公司陆续发往山西沁园煤矿、河北承德丰宁银矿、新疆马纳斯永安煤业有限公司、内蒙鄂托克旗乌仁都西煤交公司、成都达县斌郎乡煤矿等地十多台改进后的变频器样机。该系统改造后节能效果明显，尤其是斜井单沟和直井矿井，节电率都在30％以上。同时变频改造后绞车运行的稳定性和安全性都大大增加，因此大大减少了运行故障和维修时间，矿区的产量也提高不少。用户反应普遍较好。
参考文献：1、《矿山提升机变频调速系统》 李瑞来 何洪臣 韩文昭
《变频器世界》二000年第九期
