IC200TBX010

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传统的矿井提升机的制动，几乎都采用动力制动或低频发电机制动的方式，动力制动方式只能解决制动问题，不能较好地解决爬行问题，低频发电机虽然可以较好地解决上述问题，其整个控制系统比较复杂，使用的设备也比较多，给系统的维护和检修带来了一定的不便。
普通的变频器虽然可以输出较低的频率，但其系统的建模和设计都是针对低压电机的，所以其输出频率和输出电压间始终存在一定的比例关系，因此将其直接使用在矿井提升电机的低频制动和爬行中，也将造成在刚开始低频投入时，变频器的输出电压太高，制动力矩太大，这时电机的发电状态所反馈回变频器的能量也较大，如果变频器的制动电阻选择得不太恰当，也将造成变频器过压的危险，长时间使用，将导致变频器的直流桥电容烧毁，同时在较低的频率爬行时，由于其为了兼顾制动，将导致爬行时电机的力矩较小。
为此，本文根据矿井提升的实际使用要求，以及芬兰瓦萨控制系统有限公司的Vacon变频器开放式编程平台，模拟低频发电机系统的运行方式，采用特殊的软件编程，达到了在整个制动和爬行阶段，变频器的输出频率都保持不变，根据预先设置的制动曲线和实际的运行速度，直接控制变频器的输出电压，达到了理想的制动效果。采用该特殊软件的低频系统，也能在低频爬行时输出较高的电压，并且还兼顾脚踏、验绳等功能，完全满足了矿井提升机的要求。采用该特殊软件的低频变频系统，系统可靠，调试方便，维护和操作简单，具有极大的使用和推广价值。

图1 变频器的外部接线图
2．系统的控制方式
变频器的外部接线如图1所示。变频器的输入信号有模拟电压输入，正转、反转信号输入，低频电压输出信号，低频爬行信号，脚踏信号输入，以及故障复位输入。
该系统的控制方式分为闭环控制，开环控制，其控制框图如图2所示，以下将逐一介绍变频器的实际控制方式。
2.1 闭环控制
闭环控制应用在低频制动阶段，此时变频器的模拟输入信号为高压电机的模拟速度信号，正、反转信号闭合，低频电压输出信号闭合，其他信号断开。变频器将根据低频电压输出信号闭合瞬间，模拟电压输入信号的值折算为高压电机高压断开时的瞬间速度，以及预先设置的减速曲线斜率和制动时间，生成高压电机低频制动时的速度曲线，在保持频率不变的情况下，根据实际的速度反馈和生产的速度曲线，控制变频器的输出电压，达到良好的制动效果。

图2 系统控制框图
2.2 开环控制
开环控制方式分为低频爬行，脚踏制动和脚踏验绳方式。
低频爬行方式：低频爬行是在低频制动完成，达到爬行点速度后，低频爬行信号输入，低频制动完成，变频器根据预先设定的低频电压输出。
脚踏制动方式和脚踏验绳方式：在该两种方式下，变频器的输出电压都跟踏板带动的自整脚机输出的信号成比例，由司机确定变频器需要输出的低频电压。
3．低频运行系统控制原理
本文所采用的Vacon变频器，根据提升机低频制动的特殊要求内置了特殊的应用宏。该特殊应用软件的低频输出频率可以在变频器的面板上直接设置，输出电压根据提升机的运行和外部信号输入，自动调节变频器的输出电压。
实际运行时，当提升机高压投入，根据提升机的运行方向输入正、反转运行信号，此时变频器根据面板设置的频率，输出所需的低频频率，低频电压输出处于“等待”状态，输出电压值为1V左右，同时变频器根据模拟电压的输入值，实时记录和监视高压电机的速度，当高压断开瞬间，低频输出信号输入（DIA3闭合），变频器将根据此瞬间记录的高压电机速度，生成高压电机低频制动到爬行速度的速度曲线，变频器输出端交流接触器将再延时0.5秒左右后闭合，变频器输出的低频电压开始接入高压电机。由于刚开始时变频器生成的制动曲线和电机的实际速度相差较小，变频器输出的电压也较低，制动反馈的能量也较小。同时外部的速度检测器也将根据提升机的实际速度，逐级切除高压电机转子上的电阻，确保具有足够的制动力矩。制动阶段，变频器将实时检测和监视高压电机的速度，根据所生成的制动曲线和实际速度之间的偏差，模拟低频发电机制动系统的运行状态，调节变频器输出的低频电压。