1、义煤丰源煤业提升机电控系统现状

义煤丰源煤业当前使用的矿井提升机之中，超过一半的是通过异步电动机转子串电阻调速方式运行，关于电控系统，主要存在传统的TKD系统以及2011年升级的工业控制机控制，同时还涉及PLC系统。经过升级优化之后的电控系统有了明显的改观，其先进性与安全性能等均有了非常明显的提升，然而，其依旧通过转子串电阻的方式来进行调速，具有一系列的不足之处，例如消耗电能相对较高，工作效率相对较低，同时，其调速不平滑。该矿新建井2m矿井提升机的电控系统在选型过程中兼顾到现场的具体工况，另外，还分析了可靠性、安全性、节约能源等诸多方面，对各种调速方式进行了细致的比较分析，通过仔细深入的研究发现，相对比来说，变频调速具有非常良好的优势。除此之外，该矿购置了某企业制造的高压变频器(GBP-H系列)，具有相对较大的功率。

2、高压变频器的主要特点分析

高压变频器使用了较为高级的矢量控制技术、功率单元串联叠波技术等相关技术手段，同时还引入了较为新颖的界面(通过中文就能够进行操作)，具有诸多方面的优点，具有非常优越的性能，非常便于操作，还具有相对较高的可靠性，除了这些外，其低速运行转矩大，实现了四象限运行，能够非常迅速地做出响应，不仅如此，该变频器还具有良好的电源输入、输出性能，其用户界面非常友好，且具有相对较高的效率与可靠性。

3、变频器的基本原理分析

3.1主电路

该变频器通过交-直-交直接高压方式，IGBT是其主电路开关。但该原件的耐压存在一定的限制，所以，其不能直接逆变输出6kV，另外，其均压难度大、开关频率高，正是这些原因，使其不能实现直接串联。具体来讲，对于变频器而言，其通过功率单元串联，叠波升压，很好地发挥了其先进技术，正是这方面的原因，其可靠性非常高。在这里，提供电源给功率单元的变压器，其副边绕组间存在一定相位差，使其将多数谐波电流消除，因而，输入电流的总谐波含量相对较小，明显比国标低(国标为5%)，同时，其输入功率因数还可以保持在1附近。除上述外还有，其输出通过把若干三相输入、单相输出的低压功率单元串联叠波而获得。

3.2功率单元

通过上面的图形我们可以得知，R、S、T输入电源端与二次线圈的三相低压输出进行连接，三相二极管全波整流为直流环节电容充电，其电压供单相H形桥式逆变电路使用。就功率单元来讲，其主要是利用光纤来实现对信号的接收，通过PWM方式，来控制Q1～Q4IGBT，然后输出单相脉宽调制波形。此时需要注意的一个问题是，各单元只有3种输出电压状态，具体如下所示:在导通Q1与Q4的时候，L1与L2的输出电压状态是1，而在导通Q2与Q3的时候，上述两者的状态是-1，在导通Q2与Q4或Q1与Q3的时候，它们的状态是0。而功率单元有源逆变能量回馈作用，电机处于制动状态下，当电容器上的直流电压达到既定条件时，电源发生有源逆变，就会发生能量转换，具体来说，即把电机与它的负载的机械能变成电能，然后反馈给电网。

3.3控制系统

其包括控制器，IO板与人机界面三部分内容。其中，对于控制器来说，其主要包括电源板、主控板以及信号板各1块，还包括光纤板3块。对于光纤板来说，其主要是利用功率单元和光纤来实现信号的传递，各个光纤板能够对以上的全部单元进行控制。其负责将工作模式或脉宽调制(PWM)信号发给单元，具有周期性。单元主要是利用光纤来实现其触发指令与状态信号的接收，同时，当发生故障的时候还会将相应的信号发给光纤板。

对于信号板来说，其主要是负责对输出电压等诸多方面的信号进行采集，把模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号主要是用来实现对变频器的保护与控制，此外还将其提供给主控板数据采集。对主控板来说，其通过高速单片机，来实现对电机的控制，通过正弦波空间矢量方式形成脉宽调制的三相电压指令。利用RS232通讯口来实现信息交换，提供变频器的状态参数，并接受人机界面主控板的参数设置。对人机界面来说，其主要是将界面(全中文操作，非常友好)提供给用户，主要是用来实现数据处理以及和外界的通讯，能够通过上位监控的方式完成对变频器的网络化控制。利用IO接口板与主控板通讯获得的信息，将各种运行参数计算出来，例如功率、电流等，同时完成对电机的保护。主要是利用RS232与RS485通讯口来分别实现和主控板、IO接口板的相连，对变频器的实时状况进行监控。

3.4优良的保护功能

第一，主要有四种速度保护，具体来说，包括减速段过速，等速段超速，接近井口2m/s限速，速度监视保护。第二，主要有四种行程保护:外部过卷，程序内过卷，轴编码器损坏，反转保护。第三，主要有五种系统保护:松绳保护，闸瓦磨损，润滑油欠压等。除此之外，还具有八种附加保护，整体上包括主令零位，工作闸零位等。因此，可以看出，这一个系统具有非常好的保护功能。

4、结语

高压变频技术逐渐引入到矿井之中，尤其是在矿井提升机之中，其应用显得愈发广泛，同时充当的角色也越来越重要。尽管高压变频技术需要投入相对较高的经费，然而，利用三至四年的时间，其通过节约电能带来的效率就能够抵消所需的成本，另外，其在很大程度上改善了煤矿的生产环境条件，降低了工人的劳动强度。到目前为止，该公司仍然存在一般的矿井未引入变频调速技术，所以，该矿的发展以及节能潜力非常大。