CN2938567Y - 全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速*** - Google Patents

全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速*** Download PDF

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陆文涛
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张杨
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Abstract

本实用新型公开了一种全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，用于对煤矿井下运输提升机驱动电动机的变频调速，它包括整流电路、直流中间电路、逆变电路和控制电路，通过控制电路对整流电路、直流中间电路、逆变电路的信号控制，实现对电动机电源的频率和电压调整，进而实现对电动机的调速。该实用新型可自动实现提升机的启动、调速、减速和制动，调速范围宽，调速精度高，操作方便，高效节能，使用方便，安全可靠。

Description

全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***
技术领域
本实用新型涉及一种全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，用于对煤矿井下运输提升机驱动电动机的变频调速。
背景技术
目前，煤矿井下运输提升机的驱动电动机一般采用三相绕线式异步电动机，其调速方法采用在电动机转子回路内串接金属电阻，用鼓形控制器切除电阻来达到调速的目的，该方法有如下缺点：
(1)由于该调速控制装置中有大量金属电阻的存在，所以使该装置很难做成防爆型电器设备，即使已形成的防爆提升机，由于在运行中电阻散发出大量热量，而隔爆箱内散热问题又不易解决，所以造成电器事故不断，成为煤矿安全生产的一大隐患；
(2)大量的金属电阻占有了极大面积，增加了井下提升机房电控峒室的面积，大大增加了峒室的开拓费用；
(3)电阻调速属有级调速，开环控制，调速范围小，调速精度低，爬行速度不易控制，尤其是在减速和重物下放操作时，需动力制动与转子电阻配合操作，不易控制，安全性能差，且浪费电能。
当前，也有采用液压提升机的，它在一定程度上解决了上述提升机的缺点，但液压提升机存在漏油、占地面积大、传动效率低、检修工作繁重、后期费用高等弊端，亦不适应煤矿安全生产的需要。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，它克服了现有技术的不足，安装和维护简单便捷，使用安全高效。
为达到解决上述技术问题的目的，本实用新型是这样实现的：它包括整流电路、直流中间电路、逆变电路和控制电路。
整流电路包括输入电抗器、充电电阻器、充电接触器和整流单元，整流单元由三组智能功率模块串并联组成；
直流中间电路由三组电容器和均压电阻器串并联组成的平波电容组组成；
逆变电路由逆变单元构成，逆变单元由三组智能功率模块串并联组成；
控制电路包括控制变压器、充电继电器、整流电源、整流侧直流电源、逆变侧直流电源、整流侧接口板、整流侧主控板、整流侧显示屏和逆变侧接口板、逆变侧主控板、逆变侧显示屏以及电流反馈板、速度反馈板；
本实用新型的控制变压器的输入线和电网输入电源线相连，并连接到充电接触器的主触点；并联在该主触点上的充电电阻器与电抗器串联；控制变压器的输出线与整流电源的端子连接，输出线的B相接到充电接触器一侧，充电接触器另一侧接到充电继电器的一个常开触点上，充电继电器的这组常开触点的另一侧接到控制变压器输出线的C相，充电继电器的两端分别接在整流侧接口板的接口+24和接口COM上，整流电源的输出接口C+和C-分别接到整流侧直流电源和逆变侧直流电源的接口C+和C-上，整流侧直流电源的接口24接到整流侧接口板的接口+24上，整流侧直流电源的接口-接到整流侧接口板的接口-，逆变侧直流电源的接口24接到逆变侧接口板的接口+24，逆变侧直流电源的接口-接到逆变侧接口板的接口-；
整流单元的输入端与电抗器连接，整流单元的输出端接到直流母线上，与平波电容组并联，然后接到逆变单元的输入端，逆变单元的输出端与电动机连接；整流单元的驱动接口JGB1、JGB2、JGB3通过三条排线分别与整流侧接口板的接口JGB1、JGB2、JGB3相连，整流侧接口板的接口JBUS的端子B+、B-分别与直流母线连接，整流侧接口板的接口JL的端子L1、L2、L3分别与控制变压器的输入线相连，整流侧接口板的接口JCM通过排线与整流侧主控板的接口JP相连，整流侧主控板的接口JD通过排线与整流侧显示屏的接口JD相连，整流侧主控板的接口13与逆变侧接口板的接口+24相连，整流侧主控板的接口14与逆变侧接口板的接口FBK相连；
逆变单元的驱动接口JGB1、JGB2、JGB3通过三条排线分别与逆变侧接口板的接口JGB1、JGB2、JGB3相连，逆变侧接口板的接口JBUS的端子B+、B-分别与直流母线连接，逆变侧接口板的接口JL的端子L1、L2、L3分别与控制变压器的输入线相连，逆变侧接口板的接口JCM通过排线与逆变侧主控板的接口JP相连，逆变侧主控板的接口JD通过排线与逆变侧显示屏的接口JD相连，逆变侧主控板的接口J02通过排线与电流反馈板的接口J0相连，逆变侧主控板的接口J01通过排线与速度反馈板的接口J0相连。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：它可以自动实现提升机的启动、调速、减速和制动等多种功能，调速范围宽，调速精度高，操作方便，高效节能，体积小，安装和维护更加快捷方便，基本免维护，使用可靠，大大提高了煤矿提升机***的安全性。
附图说明
附图1为本实用新型的电路框图；
附图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本实用新型。
本实用新型包括整流电路1、直流中间电路2、逆变电路3和控制电路4；整流电路1包括输入电抗器Lin、充电电阻器R1、充电接触器KM和整流单元CON，整流单元CON由三组智能功率模块IPM串并联组成；直流中间电路2由三组电容器C和均压电阻器R3串并联组成的平波电容组R-C组成；逆变电路3由逆变单元INV构成，逆变单元INV由三组智能功率模块IPM串并联组成；控制电路4包括控制变压器B、充电继电器KJ、整流电源DY、整流侧直流电源JP1、逆变侧直流电源JP2、整流侧接口板PIB1、整流侧主控板MSC1、整流侧显示屏PV1和逆变侧接口板PIB2、逆变侧主控板MSC2、逆变侧显示屏PV2以及电流反馈板PID1、速度反馈板PID2；
控制变压器B的输入线L1、L2、L3和电网输入电源线相连，并连接到充电接触器KM的主触点；并联在该主触点上的充电电阻器R1与电抗器Lin串联；控制变压器B的输出线与整流电源DY的端子R2、S2、T2连接，输出线的B相接到充电接触器KM一侧，充电接触器KM另一侧接到充电继电器KJ的一个常开触点上，充电继电器KJ的这组常开触点的另一侧接到控制变压器B输出线的C相，充电继电器KJ的两端分别接在整流侧接口板PIB1的接口+24和接口COM上，整流电源DY的输出接口C+和C-分别接到整流侧直流电源JP1和逆变侧直流电源JP2的接口C+和C-上，整流侧直流电源JP1的接口24接到整流侧接口板PIB1的接口+24上，整流侧直流电源JP1的接口-接到整流侧接口板PIB1的接口-，逆变侧直流电源JP2的接口24接到逆变侧接口板PIB2的接口+24，逆变侧直流电源JP2的接口-接到逆变侧接口板PIB2的接口-；
整流单元CON的输入端与电抗器Lin连接，整流单元CON的输出端按到直流母线BUS+和BUS-上，与平波电容组R-C并联，然后接到逆变单元INV的输入端，逆变单元INV的输出端与电动机M连接；整流单元CON的驱动接口JGB1、JGB2、JGB3通过三条14芯的排线分别与整流侧接口板PIB1的接口JGB1、JGB2、JGB3相连，整流侧接口板PIB1的接口JBUS的端子B+、B-分别与直流母线BUS+和BUS-连接，整流侧接口板PIB1的接口JL的端子L1、L2、L3分别与控制变压器B的输入线L1、L2、L3相连，整流侧接口板PIB1的接口JCM通过一条26芯排线与整流侧主控板MSC1的接口JP相连，整流侧主控板MSC1的接口JD通过一条16芯排线与整流侧显示屏PV1的接口JD相连，整流侧主控板MSC1的接口13与逆变侧接口板PIB2的接口+24相连，整流侧主控板MSC1的接口14与逆变侧接口板PIB2的接口FBK相连；
逆变单元INV的驱动接口JGB1、JGB2、JGB3通过三条14芯排线分别与逆变侧接口板PIB2的接口JGB1、JGB2、JGB3相连，逆变侧接口板PIB2的接口JBUS的端子B+、B-分别与直流母线BUS+和BUS-连接，逆变侧接口板PIB2的接口JL的端子L1、L2、L3分别与控制变压器B的输入线L1、L2、L3相连，逆变侧接口板PIB2的接口JCM通过一条26芯排线与逆变侧主控板MSC2的接口JP相连，逆变侧主控板MSC2的接口JD通过一条16芯排线与逆变侧显示屏PV2的接口JD相连，逆变侧主控板MSC2的接口J02通过一条10芯排线与电流反馈板PID1的接口J0相连，逆变侧主控板MSC2的接口J01通过一条10芯排线与速度反馈板PID2的接口J0相连。
当向本***送电时，由于平波电容组R-C两端电压不能突变，故首先通过充电电阻R1给平波电容组R-C充电；整流侧主控板MSC1控制整流侧接口板PIB1，通过整流侧接口板PIB1对整流单元CON进行驱动，实现可控整流；整流侧接口板PIB1的接口JBUS检测直流母线BUS的电压，充电完成后，直流母线BUS达到工作电压，然后通过接口FBK驱动充电继电器KJ，由充电继电器KJ驱动充电接触器KM，充电电阻器R1完成充电；充电接触器KM为AC220V线圈，此部分电源由控制变压器B提供，整流电路将控制变压器B输出的AC220V电源整流成直流，然后通过整流侧直流电源JP1和逆变侧直流电源JP2，输出DC24V电源分别给整流侧接口板PIB1和逆变侧接口板PIB2供电；当逆变侧主控板MSC2的接口10(模拟量输入正电)和接口11(模拟量输入负电)接收到绞车电控***的给定信号时，逆变侧主控板MSC2通过内部电流环和速度环的计算及调节，确定电机输出的频率；此频率通过逆变侧主控板MSC2和逆变侧接口板PIB2之间的26芯排线(数据线)控制逆变侧接口板PIB2的输出，逆变侧接口板PIB2通过三条14芯排线分别驱动逆变单元INV的三组智能功率模块IPM，完成频率的控制，随频率的改变实现电动机M的调速。
整流侧主控板MSC1控制整流侧接口板PIB1，当电动机处在正力运行时，通过整流侧接口板PIB1驱动整流单元CON，使得网侧的电压和电流同相位，功率因数为1；当电动机处在负力运行时，利用AFE(Active Front End主动前端)技术，通过整流侧接口板PIB1驱动整流单元CON，使得网侧的电压和电流反相位，电动机象发电机那样运行，实现了将电动机产生的能量回馈电网，也实现了电气制动。

Claims (4)

1、一种全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，包括整流电路(1)、直流中间电路(2)、逆变电路(3)和控制电路(4)，其特征在于：
所述整流电路(1)包括输入电抗器(Lin)、充电电阻器(R1)、充电接触器(KM)和整流单元(CON)；
所述直流中间电路(2)由三组电容器(C)和均压电阻器(R3)串并联组成的平波电容组(R-C)组成；
所述逆变电路(3)由逆变单元(INV)构成；
所述控制电路(4)包括控制变压器(B)、充电继电器(KJ)、整流电源(DY)、整流侧直流电源(JP1)、逆变侧直流电源(JP2)、整流侧接口板(PIB1)、整流侧主控板(MSC1)、整流侧显示屏(PV1)和逆变侧接口板(PIB2)、逆变侧主控板(MSC2)、逆变侧显示屏(PV2)以及电流反馈板(PID1)、速度反馈板(PID2)；
2、根据权利要求1所述的全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，其特征在于：所述整流电路(1)的整流单元(CON)由三组智能功率模块(IPM)串并联组成；
3、根据权利要求1所述的全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，其特征在于：所述逆变电路(3)的逆变单元(INV)由三组智能功率模块(IPM)串并联组成；
4、根据权利要求1所述的全数字矿井提升机隔爆兼本安四象限变频调速***，其特征在于：控制变压器(B)的输入线(L1、L2、L3)和电网输入电源线相连，并连接到充电接触器(KM)的主触点；并联在该主触点上的充电电阻器(R1)与电抗器(Lin)串联；控制变压器(B)的输出线与整流电源(DY)的端子(R2、S2、T2)连接，输出线的B相接到充电接触器(KM)一侧，充电接触器(KM)另一侧接到充电继电器(KJ)的一个常开触点上，充电继电器(KJ)的这组常开触点的另一侧接到控制变压器(B)输出线的C相，充电继电器(KJ)的两端分别接在整流侧接口板(PIB1)的接口(+24)和接口(COM)上，整流电源(DY)的输出接口(C+)和(C-)分别接到整流侧直流电源(JP1)和逆变侧直流电源(JP2)的接口(C+)和(C-)上，整流侧直流电源(JP1)的接口(24)接到整流侧接口板(PIB1)的接口(+24)上，整流侧直流电源(JP1)的接口(-)接到整流侧接口板(PIB1)的接口(-)，逆变侧直流电源(JP2)的接口(24)接到逆变侧接口板(PIB2)的接口(+24)，逆变侧直流电源(JP2)的接口(-)接到逆变侧接口板(PIB2)的接口(-)；
整流单元(CON)的输入端与电抗器(Lin)连接，整流单元(CON)的输出端接到直流母线(BUS+)和(BUS-)上，与平波电容组(R-C)并联，然后接到逆变单元(INV)的输入端，逆变单元(INV)的输出端与电动机(M)连接；整流单元(CON)的驱动接口(JGB1、JGB2、JGB3)通过三条排线分别与整流侧接口板(PIB1)的接口(JGB1、JGB2、JGB3)相连，整流侧接口板(PIB1)的接口(JBUS)的端子(B+、B-)分别与直流母线(BUS+)和(BUS-)连接，整流侧接口板(PIB1)的接口(JL)的端子(L1、L2、L3)分别与控制变压器(B)的输入线(L1、L2、L3)相连，整流侧接口板(PIB1)的接口(JCM)通过排线与整流侧主控板(MSC1)的接口(JP)相连，整流侧主控板(MSC1)的接口(JD)通过排线与整流侧显示屏(PV1)的接口(JD)相连，整流侧主控板(MSC1)的接口(13)与逆变侧接口板(PIB2)的接口(+24)相连，整流侧主控板(MSC1)的接口(14)与逆变侧接口板(PIB2)的接口(FBK)相连；
逆变单元(INV)的驱动接口(JGB1、JGB2、JGB3)通过三条排线分别与逆变侧接口板(PIB2)的接口(JGB1、JGB2、JGB3)相连，逆变侧接口板(PIB2)的接口(JBUS)的端子(B+、B-)分别与直流母线(BUS+)和(BUS-)连接，逆变侧接口板(PIB2)的接口(JL)的端子(L1、L2、L3)分别与控制变压器(B)的输入线(L1、L2、L3)相连，逆变侧接口板(PIB2)的接口(JCM)通过排线与逆变侧主控板(MSC2)的接口(JP)相连，逆变侧主控板(MSC2)的接口(JD)通过排线与逆变侧显示屏(PV2)的接口(JD)相连，逆变侧主控板(MSC2)的接口(J02)通过排线与电流反馈板(PID1)的接口(J0)相连，逆变侧主控板(MSC2)的接口(J01)通过排线与速度反馈板(PID2)的接口(J0)相连。
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