[发明专利]交流矿井提升机转子变频系统

说明书

技术领域

本发明属于矿井提升机变频控制技术，主要提出一种基于交流矿井提升机转子调频调压装置的转子变频系统。

背景技术

目前，公知的交流提升机调速是通过改变交流绕线式异步电动机的转子外串接的金属电阻进行的，加速前串入所有电阻，然后逐级切除电阻，提升机加速，所有电阻切完后，提升机以额定速度运行；减速阶段，要投入电气制动电流(低频电流或直流电流)并在转子外串电阻的配合下才能进行可控减速。但是，这种交流绕线式异步电动机的转子串接电阻进行调速的方式，主要存在以下缺点：1)需要几十箱甚至二百多箱的金属电阻，占地面积大；2)在提升机加速、减速以及在重物下放的过程中，有大量的电能消耗在电阻上，浪费大量能源，不符合国家节能减排的政策；3)有级调速，调速性能差；4)在电动机的定子侧存在频繁的有触点换向及投制动电流切换，设备可靠性不高。

要改变这种转子外串电阻的调速方式有两种方案，其一：将电动机转子绕组在出线端子处短接，在定子侧采用高压变频器对电动机进行控制并调速，但这种高压变频器是由三组多个低压变频功率单元串联而成，功率单元数量通常是3X6个(6KV)或3X9个(10KV)，另外，还要采用副边为多绕组三相整流变压器(绕组数量与功率单元个数相同)，硬件及制造工艺复杂，相对于低压变频器存在故障隐患点多、体积大、成本高等缺点；其二：将电动机定子绕组在出线端子处短接，在转子侧采用输出电压与转子额定电压相匹配的低压变频器——交流矿井提升机转子调频调压装置对电动机进行控制并调速，交流矿井提升机转子调频调压装置已经由中国专利(申请人在先提出，发明专利申请号：CN200810141371.6)公开，这种转子调频调压装置的特征在于：输入是国家规定的标准供电电压如380V、660V、1140V、3KV、6KV、10KV，输出的额定电压与电动机转子额定电压相匹配，虽然电动机额定转子电压没有统一的标准(对于不同型号不同厂家的电动机，其转子绕组的额定电压是不一样的)，但绝大多数转子额定电压小于1140V，换句话说，这种方案是用低压变频的方法解决了高压变频器才能解决的问题，硬件简单可靠、成本较低，从实用的情况看，使用效果与高压变频器的方案相媲美。

发明内容

本发明提出一种交流矿井提升机转子变频系统，通过对交流绕线式异步电动机的转子进行直接调频调压，从而实现对交流矿井提升机进行调速和控制。

本发明采取以下技术方案完成其发明目的：一种交流矿井提升机转子变频系统，由电动机转子绕组、转子调频调压装置和开关柜组成的转子变频调速部分，为提升电动机提供频率及电压可变的交流动力电源；转子调频调压装置的输出端与电动机转子绕组相接，电动机的定子绕组在其输出端子处短接，转子调频调压装置的输入端接到开关柜的输出端，开关柜的输入端接到电网上；由主控PLC和辅控PLC组成过程控制部分，对提升机整个运行过程——加速、等速、减速、爬行和停车进行控制；由人机界面即操作台、上位计算机和打印机组成过程监控部分，对提升机整个运行过程进行监控，通过人机界面中的操作台对提升机起动、停止以及紧急停车进行控制，并可以观察到关键参量和重要信号情况如电机转子的电压、电流、频率和提升速度以及安全回路的通断信号等，人机界面中的上位计算机完成对提升机整个运行过程的关键参量和重要信号情况的实时显示、实时记录、报表统计等，实现矿井提升机系统监控的双线型式，打印机通过通讯的方式对上位计算机中所记录的图、表进行硬拷贝或打印；上位计算机中设有通讯网卡，通过网络通讯的方式与因特网连接并实现对所述交流矿井提升机转子变频系统进行远程诊断及远程控制；由装于提升机主轴轴端的第一测速元件、第二测速元件和装于井筒中的第一限位开关或第二限位开关组成深度速度检测部分并为控制部分提供提升容器实时的深度和速度信号，所述第一测速元件、第二测速元件的信号分别连接到主控PLC和辅控PLC中形成双线型式的控制；第一限位开关、第二限位开关限位开关连接到主控PLC3中分别作为位置闭环控制的提升容器正向提升或反向提升的实际位置信号，第一测速元件、第二测速元件和第一限位开关或第二限位开关实现提升位置控制的三线型式，确保提升机的安全运行；主控PLC、辅控PLC、人机界面和转子调频调压装置之间通过网络或点对点通讯方式进行数据交换；主控PLC与提升机中受控及检测元件通过电缆连接，主控PLC通过对转子调频调压装置和提升机中受控元件的控制完成对矿井提升机加速、等速、减速、爬行和停车的运行过程控制，在这个过程中，辅控PLC完成对主控PLC执行的正确性和准确性进行监控，实现矿井提升机系统控制的双线型式。