变频调速技术在大功率双机拖动型矿井提升机上的应用(3)

 
四、系统组成及硬件
  
HIVERT-VF系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。HIVERT-VF变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。6kV系列每相6个单元，下图为6kV变频器系列的主回路示意图。
 

图3 变频器拓扑图
 

功率单元：HIVERT-VF系列产品具备100%定额功率的能量回馈能力。其结构图如下：  
图4 功率单元内部主回路
 
功率单元利用IGBT进行同步整流，同步整流控制器实时检测单元电网输入电压，利用锁相控制技术得到电网输入电压相位，控制整流逆变开关管所构成的相位与电网电压的相位差，便可控制电功率在电网与功率单元之间的流向。逆变相位超前，功率单元将电能回馈给电网，反之电功率由电网注入功率单元。电功率大小与相位差成正比。电功率的大小及流向由单元电压决定，就同步整流而言，整流侧相当于一个稳压电源，与电功率大小及方向相对应的电网与逆变相位差由单元电压与单元整定值之间的偏差通过PID调节生成。

   输入侧U、V、W处的电压电流波形
 

 
                                                  同步整流状态                       能量回馈状态
 
大功率双机拖动型变频调速装置于2009年9月份制造完成，10月初完成各项试验和验收。2009年11月，桃园矿利用停产检修时间，在主井安装了高压变频调速电控系统。通过现场调试、试运转，在各种工况条件下都能够满足提升工艺的要求，提升机运行曲线平滑，加、减速度调整、方便、快速。
 
五、结论
  
本项目采用一台HIVERT-YVF06/250（变频器容量2250kVA，适配电机1800kW）的变频器来拖动2台800kW的异步电机（电机参数相同），该变频器是矢量控制、再生制动、四象限运行的变频器，功率平衡由变频器内核自己完成。通过在两台电机轴端部同时安装编码器（一用一备），通过参数的调整建立双电机数学模型，通过控制两台电机的励磁电流以及转矩电流达到功率平衡，从而实现一台变频器拖动两台电机的目的。
  
尤其是采用了再生制动方式的变频器，使提升机在减速段或重物下放操作时变频器能自动转入发电反馈状态，使制动更平稳，操作更简单，有速度传感器的矢量控制的应用，使得变频器具有低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、操作简单的特点。运用了高压变频器的成熟技术，使得运行安全稳定、故障率低、基本免维护，技术先进、保护齐全，操作方便，节能效果显著（与原电阻调速系统相比，可节电20％），功率因数高（0.95以上），谐波含量极少，符合国家标准。
  
大功率双机拖动型四象限高压变频器可应用于交流提升机转子串电阻电控系统改造及新提升机电控系统配置，提高了矿山提升机控制技术和装备水平，确保了提升机高质量运行实现了高转矩、高精度、宽调速范围驱动，是交流提升机电控系统发展的方向，应用前景广阔。2010年，该项目通过了安徽省科技厅组织的科技成果鉴定，其技术性能达到国际先进水平。