浅析变频器在主斜井胶带输送机的应用

摘要：石炭井焦煤公司原主斜井胶带机使用软启动对胶带机进行控制，但无法是现在运行过程中对胶带进行调速运转，故改用为变频器控制，从而对胶带运行速度进行调整。

关键词：变频器 应用

中图分类号：TN773 文献标识码：A

一、概述

变频器就是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其优点是调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，广泛的应用于胶带输送机用于交流电动机的控制。

二、主斜井胶带输送机概况

机长1186m，带宽1200mm，倾角16.56°～22.5°度，带速3.15米，带强4000S,双机驱动功率800KW×2，西门子罗宾康高压变频器1000KW×2控制；此胶带机于2009年8月投入运行。

三、变频器的应用

西门子罗宾康高压变频器通过将固定频率，固定电压的供用电源转换为可调频率、可变电压的电源而改变电机速度，这种变换是电子式的，无任何运动部件，与老式变频器不同，在转换过程中不会产生用户不希望的副作用。

1．主回路：采用6KV电源供电，变频器为单元串联方式。

2．控制系统：控制系统由信号接口板和转换板，一块 A/D 转换板，一块奔腾处理器板，一块数字调制器板和两块光纤接口板组成。

（1）信号接口板处理从变频器收集到的反馈 信号。该板上的电路先将反馈信号进行量程转换和滤波，然后再通过 50 芯电缆送到 A/D 转换板。该板同时包含一路模拟量输入信号和一路继 电器触点连接，继电器触点通常用于紧急停止。

（2） A/D 转换板的功能为对输入输出电压和电流进行采样并将其转换成数字量送到奔腾处理器。采样速率从 3KHz 到 6KHz 变化，是载波频率（也是 IGBT 的开关频率）和系统中“有效”单元数的函数。数字调制器板产生控制 A/D 转换开始采样的信号。一旦 A/D 转换采样结束，它们产生一个中断请求到处理器以开始计算周期。

（3）奔腾处理器完成电机控制的所有功能并产生数字调制器的三相电压指令。另外，它检测输 入电压和电流以提供表计功能（如功率因数，输入功率和谐波计算），输入保护（过流， 无功电流过大，欠压和单相）以及输入电压值，用于同步切换的频率和相位角。

（4）数字调制器包括一主三从四个调制器 EPLD（可擦除的可编程逻辑器件），运行相同的指令 代码。每个 EPLD 提供6 个完美无谐波单元的通讯。主 EPLD 包含用来与处理器通讯的寄 存器。对每相电压指令，处理器向EPLD 写入两个数值，第一个是当前时刻，第二个是半个采样周期已过去的时刻。电压增加时，对应的数值也写入EPLD 中。这些指令每一个采 样周期写入一次。

（5）主EPLD 建立一组定时信号使控制软件采样反馈信号并执行控制、监测算法。这些定时信号使所有 EPLD 每 9 到 11 毫秒同时向单元传递一次信息。该时间（决定于处理器并）基于变频器的配置，在特定配置下该值是固定的。每次传输周期中，每个EPLD 执行内插法，产生相移载波，进行脉宽调制（PWM）以及单元通讯。每个单元的 PWM 指令及其工作模式被装在一个 8 位的数据包（5M 波特率）中通过光纤电缆接口传送到单元中。作为响应，调制器从每个单元收到相似的8位数据包。单元的返回信息包含由 EPLD 解码的状态位并 传送到处理器。在故障时其它 EPLD 也受到影响。与单元发送和接收信息相关的代码部分 称为 FOLA（光纤链接适配器）。

3．控制模式：变频器使用矢量控制方式来控制感应电机。矢量控制提供一种易于实现的控制结构，但控制性能几乎与直流电机一样。

4．故障和报警：主控系统通过硬件直接检测或通过软件检测所有变频器故障。

如果出现故障或报警，将在面板上显示出来。主控软件和硬件检测故障和报警并将它们保存在故障记录器中，故障可以是直接检测到的硬件故障，也可能是由软件产生的。

单元故障由每个功率单元内的单元控制板上的单元控制系统逻辑检测，每个功率单元有自己的检测电路；主控系统根据发生故障的单元及故障的内容对单元故障进行解释、显示和记录。

5．使用变频器有以下优点： 

（1）变频系统提高了系统的可靠性。 

（2） 调速连续方便，连续平滑调节。 

（3）实现了低频低压的软起动和软停止，使运行更加平稳，机械冲击小 。 

（4） 启动及加速过程冲击电流小，加速过程中最大电流不超过 1.3 倍的额定电流，胶带机在重载下从低速平稳无级平滑的升至最高速，没有大电流出现，减小了对电网的冲击。 

（5） 可靠地实现了大倾角胶带输送机双驱动同步启动和功率平衡。

（6 ）采用回馈制动技术，成功解决了位能负载在快速减速或急停时的再生发电能量处理问题，保证了变频器的安全运行。 

 （7） 节能效果显著。据实测，在低速段节能明显，一般可达到 37% 以上。 

（8） 采用变频控制可用普通电机。

四、结束语 

 矿山胶带机变频调速系统具有控制性能优良 、操作简便、运行效率高、维护工作量小、多点驱动功率自动平衡等诸多优点，随着变频调速技术的日益成熟与能源节约要求的必然趋势，它正成为矿山运输设备传动的发展方向。 

参考文献：

谢锡纯李晓豁《矿山机械与设备》 中国矿业大学 2005