CN111422769B - 一种内装式提升机电控*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于提升机及其控制技术，提出的一种内装式提升机电控***，内装式提升机电控***包括有定子装置、受机构传动的两套编码器组、低频直驱变频器和可编程控制器PLC；定子装置整体嵌套在内装式提升机的主轴中段外侧；定子装置包括有定子铁芯和定子绕组，定子绕组镶嵌在所述的定子铁芯中；内装式提升机卷筒的内侧镶嵌有转子，使转子与内装式提升机的卷筒连接为一体；定子装置、转子逆向装配为一体构成逆向结构的低转速交流电动机；定子绕组按电机制造工艺进行联接形成具有更多极对数的、逆向结构的低转速交流电动机；本发明既减少了设备总体体积和成本包括运维成本，又较大地节省了设备机房的基建投资费用，社会和经济效益显著。

Description

一种内装式提升机电控***
技术领域
本发明属于提升机及其控制技术领域，具体提出一种内装式提升机电控***。
背景技术
传统提升机的卷筒作为主轴装置的一部分并固定在主轴装置上，通常由电动机通过减速器或者直接驱动主轴装置，卷筒通过缠绕或者摩擦的方式驱动钢丝绳，从而达到悬挂在钢丝绳末端的容器上下提升人员和物料的目的。这主要存在以下缺点：1）电动机和减速器为平面布置进行设备安装，因此，传统的提升机整体占地面积较大，从而增加设备机房基建的费用，如果这些设备安装在高达几十米的井塔上、地下或大山的硐室中，基建费用增加部分将非常突出；2）电动机通过联轴节驱动减速器、再由减速器驱动主轴装置，总体传动效率等于逐级传动效率的乘积，传动层级越多，总体效率越低，因此，传统的提升机的总体传动效率较低；3）而传统提升机卷筒内部却存在大部分的空间没有合理利用，造成机器空间的浪费。
因此，内装式提升机应运而生，这种提升机也可称为内藏式或内置式，指的是将交流电动机融于提升机卷筒的内腔中，将一台交流电动机和一台卷筒合二为一体；传统的交流电动机结构由表及里为基座、定子、转子，转子装置嵌套在主轴上，通常从定子绕组通入三相交流电，在电磁的作用下，转子旋转并通过主轴驱动负载，从而输出转矩。内装式提升机的结构为传统交流电动机的逆向结构，由表及里为卷筒并将交流电动机的转子装置镶嵌在卷筒的内侧，定子装置嵌套在主轴中段，并通过主轴固定在基座上，卷筒与主轴间通过轴承或轴瓦进行固定和相对运动，并确保定子和转子间的气隙及其偏差符合电机标准要求。简而言之，内装式提升机就是一台特殊结构的低转速交流电动机，与传统提升机不同还在于，卷筒与主轴装置不是一体的，能够相对转动，卷筒相当于交流电动机转子（可旋转），主轴相当于交流电动机的定子（固定不动），根据转子装置的配置不同，也分为同步机和异步机两种机型，同步机又有他励和永磁两种型式，当前，常用的为永磁式，即转子装置为一组永久磁铁。
上世纪八十年代，内装式提升机及其电控技术由国外个别厂家垄断，其电控***主要基于交-交变频技术，因价格极其昂贵、设备复杂等原因没有得到广泛推广使用，几十年中，我国采用这种由国外厂家提供的内装式提升机及其电控不超过十套。交-交变频因其谐波大、功率因数低、技术落后等，至今已被淘汰。
随着磁性新材料的出现和交-直-交变频技术的深入发展，我国正以全新的面貌发展和完善内装式提升机技术。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种内装式提升机电控***，用于控制并驱动内装式提升机，内装式提升机的大面积推广应用将成为现实，特别是在矿井方面的应用。
本发明采取以下技术方案完成其发明目的：
一种内装式提升机电控***，内装式提升机电控***包括有定子装置、受机构传动的两套编码器组、低频直驱变频器和可编程控制器PLC；所述的定子装置整体嵌套在内装式提升机的主轴中段外侧；所述的定子装置包括有定子铁芯和定子绕组，所述的定子绕组镶嵌在所述的定子铁芯中；内装式提升机卷筒的内侧镶嵌有转子，使所述的转子与内装式提升机的卷筒连接为一体；所述的定子装置、转子逆向装配为一体构成逆向结构的低转速交流电动机；所述的定子绕组按电机制造工艺进行联接形成具有更多极对数的、逆向结构的低转速交流电动机；所述定子绕组的三相通过三相动力电缆与低频直驱变频器的三相输出端相连，为所述的内装式提升机提供电力；两套编码器组中的编码器组I连接在转子上，由所述的转子带动传动；所述的编码器组I中装有高精度编码器，所述高精度编码器的输出端通过屏蔽控制电缆或光纤与所述低频直驱变频器中的转子速度反馈接口相连，同时用于检测所述转子的转动速度和角度，作为所述低频直驱变频器的速度反馈信号及转子磁场定向矢量控制的重要参量；所述的编码器组I中还装有增量编码器，所述增量编码器的输出端通过屏蔽控制电缆与所述的可编程控制器PLC中的PLC1中的高速计数模块的输入端相连，用于检测所述卷筒所转动的位置，通过数学运算，卷筒的位置可折算成提升容器所处的一组位置和速度值；两套编码器组中的编码器组II通过联接机构由所述的导向轮或天轮传动，所述的编码器组II至少装有一只增量式编码器，编码器组II中所述增量式编码器的输出端通过屏蔽控制电缆与可编程控制器PLC中的PLC2中的高速计数模块的输入端相连，用于检测钢丝绳即提升容器所处的另一组位置和速度值；所述低频直驱变频器的频率给定端与PLC1中作为速度给定的模拟量模块输出端通过屏蔽控制电缆相连，或者，所述低频直驱变频器与所述的PLC1以通讯方式相连，所述低频直驱变频器根据PLC1的频率给定指令实时输出频率可变的三相交流电为所述的定子绕组提供电力，根据交流电动机运转的原理，在所述的定子和转子之间产生电磁力矩，从而驱动所述转子即所述内装式提升机卷筒运转。
所述的可编程控制器PLC至少配置有独立的两套，即PLC1和PLC2，所述的PLC1和PLC2之间为通讯联接；上述来源不同的两组所述提升容器的位置（深度）和速度值，除了用作所述内装式提升机的重要参量之一——深度、速度双线制控制之外，还能测试提升钢丝绳在运行过程中的松动或滑动的程度，并用于钢丝绳松动或滑动超限故障的预警和报警。
所述内装式提升机较传统的交流电动机具有更多的极对数，确保所述内装式提升机卷筒（转子）能够以低转速运行，额定转速通常在每分钟数十转及以下，与之对应，额定频率通常在17.0Hz及以下，在实际应用中，特定的额定转速（频率）以满足规程（标准）和提升产量的要求为妥，根据提升容器的额定速度、所述卷筒的直径核算并设计定子的极对数，所述定子绕组的极对数优选为8~16对极；所述内装式提升机为了能够具有更多的极对数，通常将多支特性相同的定子绕组进行并接。
所述的低频直驱变频器具有两倍及以上的过载倍数和AFE主动前端控制技术，除了进一步降低谐波和提高功率因数外，还能确保所述内装式提升机在整个运行过程中特别在低速爬行阶段（爬行速度通常为0.2~0.3m/s左右，折算成爬行频率可能只有0.1Hz左右，甚至更小）的动态性能，所述内装式提升机在负力减速和重物下放过程中，能够将势能转变成无谐波污染的电能，通过所述的低频直驱变频器中AFE主动前端回馈到电网，确保整个运行过程包括待机状态中所述内装式提升机电控***既不污染电网也不受电网的污染，回馈到电网的电能指标能够满足或超过国家标准，同时在电网侧不需配置复杂且昂贵的滤波装置，节省设备投资和运营费用。
所述的低频直驱变频器主回路优选为功率单元串联型式，相较传统的主回路为二电平、三电平等多电平变频器，具有更多的电平数量，上述性能指标的实现得到进一步保障；而且具有传统变频器不具备的多通道可供选择的应急运行功能，正常情况下，实现全载全速运行，在某些功率单元故障的情况下，通过更换备用功率单元或将故障的功率单元暂时旁路，故障当次能够实现全载全速或适当降速运行，中途无需采取应急卸载措施，提高设备运行的安全可靠性，降低因故停产的概率和时间，从而降低运维成本；所述应急运行具有多通道可供选择，对用作提升人员的提升机尤为重要，故障的当次在较短的时间内就能够将乘客撤离到地面或安全的硐室中。
将所述内装式提升机及其电控***作为作为机电一体化进行设计，所述低频直驱变频器的额定输出电压与所述定子绕组的额定电压相匹配，所述低频直驱变频器的额定输入电压与设备使用现场的电网侧电压等级相匹配，如6kV或10kV，有益于所述内装式提升机及其电控***的标准化、系列化设计；对外，可适应任何电压等级的供电电网，对内，所述低频直驱变频器的额定输出电压与所述定子绕组的额定电压只要相匹配，可以是任何电压值，如0.66kV、1.14kV、2.3kV、3.15kV，等等。
进一步，所述低频直驱变频器和所述内装式提升机的冷却方式也进行机电一体化设计，同时为：风冷或水冷，而且通过管道共用一套外部冷却设备，节省设备费用并提高冷却设备的使用效率。
所述的可编程控制器PLC至少配置有独立的两套即PLC1和PLC2，旨在实现双线制控制，提高控制的安全可靠性；所述PLC1和PLC2均配置有CPU模块、通讯模块、高速计数模块、A/D和D/A数模转换模块、I/O开关量输入输出模块；所述的PLC1和PLC2之间为通讯联接，可配置成CPU冗余或并行方式，正常情况下，两套PLC并行处理数据和程序并实时同步和相互监视，对所述内装式提升机运行过程的一些关键参量如深度、速度、主要安全保护信号等实现双线制检测和控制；所述的PLC1和PLC2配置成冗余方式，如果一个CPU出现故障，另一个CPU能够自动接替它对整个提升过程进行控制，故障的当次无需因故停机，提高整体设备的安全可靠性，降低运营成本。
所述的编码器组I通过联接机构由所述的转子传动，其中，高精度编码器用于测量所述转子的转速和角度，作为所述低频直驱变频器的速度反馈信号及转子磁场定向矢量控制的重要参量，转子角度的定位准确性直接决定了所述低频直驱变频器输出的力矩效率，转子速度作为速度闭环反馈信号，其精度直接影响低频直驱变频器的调速性能，精度越高，调速性能越优；所述的高精度编码器优选为绝对值或增量两种型式；为此，所述的编码器联接机构优选为齿轮或摩擦轮传动并按一定的倍数进行增速，进一步提高转子角度检测的分辨率以及精度；所述的编码器与联接机构之间优选弹性联轴节或柔性机构进行联接，提高编码器的使用寿命。
本发明提出的一种内装式提升机电控***，采用上述技术方案，满足驱动内装式提升机平滑调速和安全控制的需要，并且，谐波小功率因数高、效率高；相较于现有传统和公知技术，实现了在无减速器的情况下，并将交流电动机与提升机主轴装置和卷筒合二为一体，通过机电一体化设计，组成新型的提升机及其电控***，整体设备的安全可靠性进一步提高；本发明既减少了设备总体体积和成本包括运维成本，又较大地节省了设备机房的基建投资费用，社会和经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为本发明实施例中提升机低频直驱高压变频器的原理示意图。
图3为本发明实施例中低频功率单元的原理示意图。
图中：1、转子，1.1、定子绕组，I、编码器组I，2.1、高精度编码器，2.2、增量式编码器，II、编码器组II，2.3、增量式编码器，3、低频直驱变频器，4、可编程控制器PLC，4.1、PLC1，4.2、PLC2，5、导向轮或天轮，6、钢丝绳，7、整流变压器，7.1、原边绕组，7.2、副边绕组，8、低频功率单元，8.1、快熔，8.2、三相AFE整流回馈桥，8.3、均压电阻，8.4、储能电容，8.5、单相逆变桥，8.6、IGBT触发模块，8.7、主控板，8.8、DC/DC电源模块，9、主控***，10、高精度编码器，11、励磁变压器，12、励磁整流装置，13、内装式提升机。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明实施例加以说明：
如图1所示，一种内装式提升机电控***，主要由内装式提升机的定子绕组1.1、分别由内装式提升机卷筒和导向轮或天轮传动的编码器组I和II、低频直驱变频器3和可编程控制器PLC4（至少内置两套PLC装置，即PLC14.1和PLC24.2）组成；所述定子装置主要包括定子铁芯和定子绕组1.1，所述定子绕组1.1作为定子装置的一部分镶嵌在定子铁芯中，所述的定子装置整体嵌套在所述内装式提升机的主轴中段外侧，内装式提升机卷筒的内侧镶嵌有转子，使所述的转子与内装式提升机的卷筒连接为一体；所述的定子装置、转子逆向装配为一体构成逆向结构的低转速交流电动机；所述的定子绕组按电机制造工艺进行联接形成具有更多极对数的、逆向结构的低转速交流电动机；所述定子绕组1.1的三相通过三相动力电缆与所述的低频直驱变频器3的三相输出端相连，为所述的内装式提升机提供电力，所述编码器组I，通过联接机构由所述的转子1传动，所述的编码器组I中装有高精度编码器2.1，所述高精度编码器2.1的输出端通过屏蔽控制电缆或光纤与所述低频直驱变频器3中转子速度反馈接口相连，同时用于检测所述转子1的转动速度和角度，作为所述低频直驱变频器3的速度反馈信号及转子磁场定向矢量控制的重要参量；所述的编码器组I中还装有增量编码器2.2，所述增量编码器2.2的输出端通过屏蔽控制电缆与所述的PLC14.1中高速计数模块的输入端相连，用于检测所述卷筒1所转动的位置，通过一定的数学运算，所述的位置可折算成提升容器所处的一组位置（深度）和速度值；所述编码器组II通过联接机构由所述的导向轮或天轮5传动，至少装有一只增量式编码器2.3，所述增量编码器2.3的输出端通过屏蔽控制电缆与所述的PLC24.2中高速计数模块的输入端相连，用于检测钢丝绳6即提升容器所处的另一组位置（深度）和速度值；所述低频直驱变频器3的频率给定端与PLC14.1中作为速度给定的模拟量模块输出端通过屏蔽控制电缆相连，或者，所述低频直驱变频器3与所述的PLC14.1以通讯方式相连，所述低频直驱变频器3根据PLC14.1的频率给定指令实时输出频率可变的三相交流电为所述的定子绕组1.1提供电力，根据交流电动机运转的一般原理，在所述的定子和转子之间产生电磁力矩，从而驱动所述转子即所述内装式提升机卷筒1运转。所述的可编程控制器PLC4至少配置有独立的两套，即PLC14.1和PLC24.2，PLC14.1和PLC24.2之间为通讯联接；上述来源不同的两组所述提升容器的位置（深度）和速度值，除了用作所述内装式提升机的重要参量之一——深度、速度双线制控制之外，还能测试钢丝绳6在运行过程中的松动或滑动（蠕动）的程度，并用于钢丝绳6松动或滑动（蠕动）超限故障的预警和报警。
所述的定子绕组1.1按电机制造工艺进行联接，所述内装式提升机13较传统的交流电动机才能具有更多的极对数，确保所述内装式提升机卷筒（转子）能够以低转速运行，额定转速优选在每分钟数十转及以下，与之对应，额定频率通常在17.0Hz及以下，在实际应用中，特定的额定转速（频率）以满足规程（标准）和提升产量的要求为妥，根据提升容器的额定速度、所述卷筒1的直径核算并设计定子的极对数，所述定子绕组1.1的极对数优选为8~16对极；所述按电机制造工艺进行联接指的是，以三相电机的A相为例，16支定子绕组1.1并联联接可构成8对极定子绕组，以此类推。
作为上述方案的优选，所述的低频直驱变频器3具有两倍及以上的过载倍数和AFE主动前端控制技术，除了进一步降低谐波和提高功率因数外，还能确保所述内装式提升机在整个运行过程中特别在低速爬行段（爬行速度通常为0.2~0.3m/s左右，折算成爬行频率可能只有0.1Hz左右，甚至更小）的动态性能，所述内装式提升机在负力减速和重物下放过程中，能够将势能转变成无谐波污染的电能，通过所述的低频直驱变频器3中AFE主动前端回馈到电网，确保整个运行过程包括待机状态中所述内装式提升机电控***既不污染电网也不受电网的污染，回馈到电网的电能指标能够满足或超过国家标准，同时在电网侧不需配置复杂且昂贵的滤波装置，节省设备投资和运营费用。
进一步，所述的低频直驱变频器3主回路优选为功率单元串联型式；而且具有传统变频器不具备的多通道可供选择的应急运行功能，正常情况下，实现全载全速运行，在某些（个）功率单元故障的情况下，通过更换备用功率单元或将故障的功率单元暂时旁路，故障当次能够实现全载全速或适当降速运行，中途无需采取应急卸载措施，提高设备运行的安全可靠性，降低因故停产的概率，从而降低运维成本；所述应急运行具有多通道可供选择，对用作提升人员的提升机尤为重要，故障的当次在较短的时间内就能够将乘客撤离到地面或安全的硐室中。
低频直驱变频器3主回路的例举如图2所示，所述提升机低频直驱高压变频器主要由整流变压器7、低频功率单元8、主控***9、高精度编码器10、励磁变压器11及其整流装置12组成；所述低频功率单元8的原理示意图如图3所示；在图2和图3中，所述整流变压器7的额定容量S0（kVA)至少按照所述内装式提升机额定功率Pe（kW）的1.6倍选取，即S0≥1.6Pe，并具有一组原边绕组7.1和3*j（优选，j=3或5）组副边绕组7.2，所述原边绕组7.1的三相A0、B0和C0与供电的高压开关柜相连，接受电网供电，常用的电网电压等级为6kV、10kV；因此，每组所述副边绕组7.2的额定容量S1=S0/（3*j），并通过动力电缆与所述低频功率单元8的三相输入端R、S、T相连，一一对应，为所述低频功率单元8提供低压交流电；将所述低频功率单元8的输出端标定为U和V并分成三组，每组的数量同样为j（j=3或5）个，每组第一个所述低频功率单元8输出端U通过母排联接在一起，形成所述提升机低频直驱高压变频器的中性点Q，每组相邻两个所述低频功率单元8的输出端V和U通过母排依序串接，每组的最后一个所述低频功率单元8的输出端V分别通过动力电缆与提升电动机定子绕组的三相相连，形成所述提升机低频直驱高压变频器的三相A、B、C输出；因此，所述数量j为所述提升机低频直驱高压变频器每相串联所述低频功率单元8的级数，由所述提升电动机定子绕组的电压等级决定，所述电压等级为6或10kV，相应优选j为3或5；所述的高精度编码器10通过联接机构由所述内装式提升机13的转子1传动，其输出端通过屏蔽电缆与所述主控***9的输入端相连，用于检测所示内装式提升机13的转子1转动的速度和角度，作为所述主控***9的速度闭环和转子磁场定向闭环矢量控制的重要信号；所述PLC4模拟量输出口通过屏蔽电缆与所述主控***9的信号输入接口相连，或者，通过通讯方式相连，作为所述提升机低频直驱高压变频器的频率给定信号，所述主控***3将来自所述PLC4的指令转化成频率和力矩的控制信号；所述主控***3通过光纤与所述低频功率单元8中主控板8.7相连，所述低频功率单元8按照所述主控***9的指令输出频率可变的单相交流电；如果所述内装式提升机13具有励磁绕组，作为可选项，所述励磁变压器11的原边绕组通过动力电缆与供电的开关相连，获取励磁供电电源，所述励磁变压器11的副边绕组通过三相动力电缆与所述励磁整流装置12的三相输入端相连，所述励磁整流装置12的直流输出端通过两相动力电缆与提升电动机的励磁绕组相连，为他励型所述内装式提升机13提供励磁电流。
低频直驱变频器3主回路还可以采用专利申请号201810612990.2公开的一种矿井提升机低频直驱中高压变频器的结构。
将所述内装式提升机及其电控***作为机电一体化进行设计，所述低频直驱变频器3的额定输出电压与所述定子绕组1.1的额定电压相匹配，所述低频直驱变频器3的额定输入电压与设备使用现场的电网侧电压等级相匹配，如6kV或10kV，有益于所述内装式提升机及其电控***的标准化、系列化设计；对外，可适应任何电压等级的供电电网，对内，所述低频直驱变频器3的额定输出电压与所述定子绕组1.1的额定电压只要相匹配，可以是任何电压值，如0.66kV、1.14kV、2.3kV、3.15kV，等等。
进一步，所述低频直驱变频器3和所述内装式提升机的冷却方式也进行机电一体化设计，同时为：风冷或水冷，而且通过管道共用一套外部冷却设备，节省设备和运营费用并提高冷却设备的使用效率。
所述的可编程控制器PLC4至少配置有独立的两套即PLC14.1和PLC24.2，旨在实现双线制控制，提高控制的安全可靠性；所述的PLC14.1和PLC24.2均配置有CPU模块、通讯模块、高速计数模块、A/D和D/A数模转换模块、I/O开关量输入输出模块；所述的PLC14.1和PLC24.2之间为通讯联接，可配置成CPU冗余或并行方式，正常情况下，两套PLC并行处理数据和程序并实时同步和相互监视，对所述内装式提升机运行过程的一些关键参量如深度、速度、主要安全保护信号等实现双线制检测和控制；所述的PLC14.1和PLC24.2配置成冗余方式，如果一个CPU出现故障，另一个CPU能够自动接替它对整个提升过程进行控制，故障的当次无需因故停机，提高整体设备的安全可靠性，降低运营成本。
所述的编码器组I通过联接机构由所述的转子1传动，其中，高精度编码器2.1用于测量所述转子1的转速和角度，作为所述低频直驱变频器3的速度反馈信号及转子磁场定向矢量控制的重要参量，转子角度的定位准确性直接决定了所述低频直驱变频器3输出的力矩效率，转子速度作为速度闭环反馈信号，其精度直接影响低频直驱变频器3的调速性能，精度越高，调速性能越优；所述的高精度编码器2.1优选为绝对值或增量两种型式；为此，所述的编码器联接机构优选为齿轮或摩擦轮传动并按一定的倍数进行增速，进一步提高转子角度检测的分辨率以及精度；所述的编码器与联接机构之间优选弹性联轴节或柔性机构进行联接，提高编码器的使用寿命。
工作前，所述内装式提升机各部件处于就绪状态，所述低频直驱变频器3和可编程控制器PLC4处于待机就绪状态，所述高精度编码器2.1已初始化，所述编码器2.2和2.3的状态完好；工作中，当所述PLC14.1的给定速度以一定的加速度从零增加到额定值，所述低频直驱变频器3输出三相交流电的频率以相应的加速度从零增至额定值，根据公知的交流电动机理论，即所述转子（卷筒）1的转速n=60f/p（式中，f为所述定子绕组1.1所受三相交流电的频率、p为所述定子绕组1.1的极对数），所述内装式提升机以相应的加速度完成了速度从零到额定值的加速过程（加速阶段）；当所述PLC14.1的给定速度维持在额定值，所述低频直驱变频器3输出三相交流电的频率也随之维持在额定值，所述内装式提升机稳速运行并处于等速阶段；当所述PLC14.1的给定速度以一定的减速度从额定值减到爬行速度值，所述低频直驱变频器3输出三相交流电的频率以相应的减速度也从额定值减至爬行频率，所述内装式提升机以相应的减速度完成了速度从额定值到爬行速度的减速过程（减速阶段）；当所述PLC14.1的给定速度维持在爬行速度值，所述低频直驱变频器3输出三相交流电的频率相应为爬行频率（爬行速度通常为0.2~0.3m/s左右，折算成爬行频率可能只有0.1Hz左右，甚至更小），所述内装式提升机以相应的爬行速度运行在爬行阶段；当提升容器到达停车位置，PLC14.1的给定速度为零，所述低频直驱变频器3输出三相交流电的频率为零，所述内装式提升机停止运行（停车过程），同时PLC14.1和PLC24.2发出停车指令，指令所述内装式提升机配套的液压制动装置进行抱闸停车，完成了一次提升过程。在工作中，所述低频直驱变频器3始终根据所述高精度编码器2.1的速度反馈情况进行速度闭环调节，以稳定输出频率值，确保所述内装式提升机运行平稳；所述PLC14.1和PLC24.2分别根据所述编码器2.2和2.3检测的提升容器位置（深度）情况，进行位置闭环控制，独立的两路实时发出减速等反映提升容器实际位置的信号，确保所述内装式提升机运行平稳且速度安全可控。
上述中，所述内装式提升机完成了一次提升过程的典型五段速度图：加速阶段-等速阶段-减速阶段-爬行阶段-停车阶段，悬挂在钢丝绳6末端的提升容器完成提升人员或物料，周而复始。
所述内装式提升机重要特征在于额定频率较低（通常小于17.0Hz及以下，大多小于10.0Hz），爬行频率更低（通常小于1.0Hz及以下，大多在0.1Hz左右，甚至更低），同时，提升容器偶尔有严重超载的可能，要求所述的内装式提升机电控***具有较高的过载倍数，通常要求过载倍数不低于2.0倍。
所述的内装式提升机电控***，特征还在于：具有双向能量传输功能。所述的内装式提升机在重物提升和正力减速的过程中处于电动状态，能量传输方向从所述低频直驱变频器3的电网侧指向所述定子绕组1.1，所述定子绕组1.1从所述低频直驱变频器3吸收电能并通过所述内装式提升机卷筒（转子）1将电能转化成机械能；所述的内装式提升机在重物下放和负力减速的过程中处于制动（逆变）状态，提升容器通过钢丝绳6拖动所述内装式提升机卷筒（转子）1转动，所述定子绕组1.1处于发电状态，能量从所述定子绕组1.1指向所述低频直驱变频器3的电网侧，通过所述低频直驱变频器3将能量回馈电网，达到速度可控及电气制动的目的，且节省电能。
最后说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内装式提升机电控***，其特征在于：内装式提升机电控***包括有定子装置、受机构传动的两套编码器组、低频直驱变频器和可编程控制器PLC；所述的定子装置整体嵌套在内装式提升机的主轴中段外侧；所述的定子装置包括有定子铁芯和定子绕组，所述的定子绕组镶嵌在所述的定子铁芯中；内装式提升机卷筒的内侧镶嵌有转子，使所述的转子与内装式提升机的卷筒连接为一体；所述的定子装置、转子逆向装配为一体构成逆向结构的低转速交流电动机；所述的定子绕组按电机制造工艺进行联接形成具有更多极对数的、逆向结构的低转速交流电动机；所述定子绕组的三相通过三相动力电缆与低频直驱变频器的三相输出端相连，为所述的内装式提升机提供电力；两套编码器组中的编码器组I连接在转子上，由所述的转子带动传动；所述的编码器组I中装有高精度编码器，所述高精度编码器的输出端通过屏蔽控制电缆或光纤与所述低频直驱变频器中的转子速度反馈接口相连，同时用于检测所述转子的转动速度和角度，作为所述低频直驱变频器的速度反馈信号及转子磁场定向矢量控制的重要参量；所述的编码器组I中还装有增量编码器，所述增量编码器的输出端通过屏蔽控制电缆与所述的可编程控制器PLC中的PLC1中的高速计数模块的输入端相连，用于检测所述卷筒所转动的位置，通过数学运算，卷筒的位置可折算成提升容器所处的一组位置和速度值；两套编码器组中的编码器组II通过联接机构由导向轮或天轮传动，所述的编码器组II至少装有一只增量式编码器，编码器组II中所述增量式编码器的输出端通过屏蔽控制电缆与可编程控制器PLC中的PLC2中的高速计数模块的输入端相连，用于检测钢丝绳即提升容器所处的另一组位置和速度值；所述低频直驱变频器的频率给定端与PLC1中作为速度给定的模拟量模块输出端通过屏蔽控制电缆相连，或者，所述低频直驱变频器与所述的PLC1以通讯方式相连，所述低频直驱变频器根据PLC1的频率给定指令实时输出频率可变的三相交流电为所述的定子绕组提供电力，根据交流电动机运转的原理，在所述的定子和转子之间产生电磁力矩，从而驱动所述转子即所述内装式提升机卷筒运转；
所述的可编程控制器PLC至少配置有独立的两套，即PLC1和PLC2，所述的PLC1和PLC2之间为通讯联接；两组所述提升容器的位置深度和速度值，除了用作所述内装式提升机的重要参量之一——深度、速度双线制控制之外，还能测试提升钢丝绳在运行过程中的松动或滑动的程度，并用于钢丝绳松动或滑动超限故障的预警和报警。
2.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述定子绕组的极对数为8~16对极。
3.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述的低频直驱变频器具有两倍及以上的过载倍数和AFE主动前端控制技术，适合于额定频率在17.0Hz及以下、最低运行频率在0.1Hz及以下的运行条件。
4.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述的低频直驱变频器主回路为功率单元串联型式。
5.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：将所述内装式提升机及其电控***作为机电一体化进行设计，所述低频直驱变频器的额定输出电压与所述定子绕组的额定电压相匹配，所述低频直驱变频器的额定输入电压与设备使用现场的电网侧电压等级相匹配。
6.如权利要求5所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述低频直驱变频器和所述内装式提升机的冷却方式也进行机电一体化设计，同时为：风冷或水冷，而且通过管道共用一套外部冷却设备。
7.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述的可编程控制器PLC至少配置有独立的两套即PLC1和PLC2，所述的PLC1和PLC2均配置有CPU模块、通讯模块、高速计数模块、A/D和D/A数模转换模块、I/O开关量输入输出模块；所述的PLC1和PLC2之间为通讯联接，可配置成CPU冗余或并行方式。
8.如权利要求1所述的一种内装式提升机电控***，其特征在于：所述的编码器组I通过联接机构由所述的转子传动，所述的联接机构为齿轮或摩擦轮传动并按一定的倍数进行增速，编码器与联接机构之间由弹性联轴节或柔性机构进行联接。
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