馬鋼羅河礦業(yè)副井提升機直流調(diào)速系統(tǒng)淺析.doc

馬鋼羅河礦業(yè)副井提升機直流調(diào)速系統(tǒng)淺析安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司王良玉摘要：馬鋼羅河礦業(yè)副井提升機直流調(diào)速系統(tǒng)采用ABB公司DCS800(2500A/690V)組成12脈動橋并電樞可逆勵磁恒定的全數(shù)控晶閘管整流裝置，直流調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式為速度和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：DCS800 12脈動橋 全數(shù)控晶閘管整流裝置 雙閉環(huán)調(diào)節(jié)1. 引言礦井提升機是礦山生產(chǎn)的至關(guān)重要的大型設(shè)備，是地下礦井和外界聯(lián)系的重要通道，擔(dān)負(fù)著物料、礦石、人員等的重要運輸任務(wù)，常被人們稱為礦山的咽喉1。由于礦井提升機對安全性、可靠性和運行過程中的調(diào)速性能有特殊的要求，使得提升機的電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個企業(yè)或國家的傳動技術(shù)水平。傳統(tǒng)的提升機電控系統(tǒng)使用交流串電阻調(diào)速，繼電器-接觸器，故障率高，動作不可靠，接觸器觸頭易燒毀，安全性差，且能耗高，效率低，噪聲大已經(jīng)嚴(yán)重制約礦山企業(yè)的健康發(fā)展。因此，為適應(yīng)現(xiàn)代化礦山的發(fā)展需要，羅河鐵礦副井提升機電動機采用ZKTD215/40型直流電動機，電樞主回路選用ABB公司DCS(2500A/690V)組成12脈動橋并電樞可逆勵磁恒定的全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)。全數(shù)字化直流調(diào)速控制系統(tǒng)是指由三相交流電源直接供電，用于直流電機電樞和勵磁供電，完成調(diào)速任務(wù)。全數(shù)字化的應(yīng)用可以解決模擬系統(tǒng)中電子元器件參數(shù)性能受環(huán)境因素影響的問題，可以消除系統(tǒng)精度的不可控影響因素，控制精度只受微處理器字長、檢測元件精度的影響，具有很高的控制性能和強大的抗干擾能力。2. 提升機驅(qū)動主回路普通的三相全控整流橋輸出電壓為每個周期有6個紋波的直流波形，每個紋波的相角為600。將兩套三相整流橋的交流輸入側(cè)電壓相角相差300，整流橋的直流輸出側(cè)串聯(lián)或者并聯(lián)，則可在直流側(cè)形成一個周期內(nèi)有12個紋波的直流電壓波形，這就是12脈動整流2。為保障安全性和可靠性，提升機主回路采用12脈動并聯(lián)方式，原理圖如圖1所示。其中，T1、T2是兩臺整流變壓器，型號為ZBSG-1300/10，T3為勵磁變壓器，型號為SC10-500/10，1# 2#整流裝置型號為DCS800(2500A/690V)，L1、L2是兩臺平波電抗器，型號為PKK-10-1300-06，SK1、SK2是兩臺直流快速開關(guān)，型號為DS12-20/08。T1和T2分別采用和的聯(lián)接方式，T1向作為主動的1#整流裝置供電，T2向作為從動的2#整流裝置供電，以確保主動整流裝置的工作電源超前于從動整流裝置300電角度。1# 2#整流裝置并聯(lián)形成12脈動電路，每個整流裝置的輸出電壓是相同的，輸出電流均為總電流的一半，這樣可以使系統(tǒng)的負(fù)載增加一倍，1#整流裝置提供轉(zhuǎn)速和電流控制，2#整流裝置只提供電流控制。L1、L2的作用是平衡兩路整流裝置輸出的電壓由于相位不同而造成的電壓差，同時，L1、L2作為電樞回路電感的一部分，還兼有防止在正常情況下出現(xiàn)電流斷續(xù)、限制直流脈動等作用。整流裝置的輸出端帶有過壓保護裝置，防止整流裝置通過整流變壓器與電網(wǎng)直接連接，由于其他開關(guān)設(shè)備動作形成過壓時保護整流裝置中的半導(dǎo)體整流管。圖1 提升機主回路原理圖3. 全數(shù)字直流調(diào)速基本控制原理DCS800全數(shù)字直流調(diào)速裝置是ABB公司推向市場的新產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，所有的開環(huán)和閉環(huán)傳動控制功能和通訊都由一個功能強大的16微處理器實現(xiàn)。其有關(guān)調(diào)節(jié)器的參數(shù)最優(yōu)化設(shè)定既可以通過手動進行參數(shù)最優(yōu)化設(shè)定又可以通過內(nèi)部軟件自動執(zhí)行參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)定。該直流調(diào)速系統(tǒng)主要采用轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)控制，如圖2所示，基本控制原理是：給定轉(zhuǎn)速信號和實測電機轉(zhuǎn)速信號經(jīng)過比較環(huán)節(jié)進入速度調(diào)節(jié)器，以速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為DCS800整流裝置觸發(fā)裝置的控制電壓，改變電樞側(cè)直流電壓，從而調(diào)節(jié)直流電機的轉(zhuǎn)速。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，是內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。從靜特性和動態(tài)響應(yīng)過程上看，這樣組成的雙閉環(huán)系統(tǒng)，在突加給定的過渡過程中表現(xiàn)為一個恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運行時又表現(xiàn)為無靜差調(diào)速系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器各自的作用，又避免了像單環(huán)系統(tǒng)那樣兩種反饋互相牽制的缺陷，從而獲得了良好的靜、動態(tài)品質(zhì)3。全數(shù)字化調(diào)速裝置具有一下特點：(1) 裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其他任何附加設(shè)備便可完成參數(shù)的設(shè)定；(2) 給定值和反饋值的輸入既可采用數(shù)字量也可采用模擬量；(3) 高性能的16位(有的已采用32位)微處理器承擔(dān)電樞和勵磁回路所有的調(diào)節(jié)和傳動控制功能，調(diào)節(jié)功能在軟件中通過參數(shù)構(gòu)成的程序塊實現(xiàn)；(4) 電壓檢測為數(shù)字化電壓變送器，電流檢測為數(shù)字化電流變送器，檢測精度高；(5) 使用通訊軟件，既可實現(xiàn)本裝置與其他調(diào)速裝置之間的對等通訊，也可實現(xiàn)本裝置與PLC和上位機PC機之間的實時通訊；(6) 通過PC機和調(diào)試軟件，還可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的參數(shù)設(shè)定、修改、顯示、監(jiān)控等功能。圖2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)4. 結(jié)束語羅河鐵礦副井提升機直流調(diào)速采用當(dāng)今最先進的全數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)，并聯(lián)12脈動整流驅(qū)動系統(tǒng)可以消除6脈動整流產(chǎn)生的5次、7次諧波，使整流電壓、電流中的最低諧波頻率增大到11次，其幅值變小，降低了對電網(wǎng)的干擾，減少對通信和控制回路的干擾，以及對PLC等精密電子器件的誤動作和損壞。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)性能穩(wěn)定、安全可靠、提升效率高，在礦山上的應(yīng)用前景將十分廣闊。參考文獻：1 黃仰金. 礦山副井提升系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用D. 中南大學(xué)碩士論文，2004.4，pp17.2 李艷萍等. 基于6RA70的12脈動整流器設(shè)計J. 電工技術(shù)，