第一篇：智能變頻調速裝置在煤礦中的應用

智能變頻調速裝置在煤礦中的應用

沈占彬

張曉軍

(平頂山工業職業技術學院，河南

平頂山

467001)

礦用交流提升機在減速和爬行段的速度控制困難，不能實現恒減速控制，轉子串電阻調速能耗十分大，控制電路復雜，經常產生故障和損壞等問題。在斜井提升機系統中應用變頻器，節能效果顯著，應用前景廣闊。目前礦用提升機普遍使用交流繞線式電機轉子串電阻調速控制系統，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現恒減速控制，經常會造成過放和過卷事故。提升機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉子串電阻調速產生相當嚴重的能耗，轉子串電阻調速控制電路復雜，這種轉子串電阻調速屬于有級調速，低速轉矩小，轉差功率大，啟動電流和換檔電流沖擊大，中高速運行振動大，制動不安全不可靠，對再生能量處理不力，斜井提升機運行中調速不連續，容易掉道，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞，故障率高，影響生產效益。特別是在煤礦生產中不能實現防爆要求。針對串電阻調速系統的這些問題，本文介紹變頻器在提升機調速系統中的應用。變頻器的調速控制可以實現提升機的恒加速和恒減速控制，能很好的防止提升機過卷和過放事故發生。變頻器的調速還可以實現電動機的軟啟動，去除了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節能效果。變頻器調速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故發生。交頻器靈活的調速控制便于實現提升機的多段速控制，能防止叉道和彎道脫軌事故。因此，變頻器在提升機調速系統中的應用有十分廣闊的前景。

鑒于變頻調速提升絞車的優越性，我礦采用唐山開誠電器有限責任公司生產的ZJT-30型隔爆兼本安智能變頻調速裝置。該變頻調速裝置主要整流及逆變元件和PLC及輔助元件均采用進口產品，具有可靠性高、使用壽命長等特點。它能有效地保護電機，延長電機的使用壽命。由于變頻調速裝置采用了隔爆兼本質安全型設計，符合《煤礦安全規程》的要求，可應用于煤礦井下含有煤塵、瓦斯爆炸危險的環境中，作為局部風機、水泵、空壓機、提升絞車、皮帶運輸機及其它設備電機的變頻調速和起停及保護控制，從而實現節能降耗、安全生產、延長電機使用壽命等多重目的。

系統的優點

本系統設有一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路，這三條安全電路相互冗余與閉鎖，一條斷開時，另二條也同時斷開。安全電路斷開后，系統會立即解除運行控制指令，封鎖變頻器，分制動油泵，斷開安全閥和KT線圈,進行緊急制動。

(1)實現了軟啟動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩可靠。

(2)起動及加速換擋時沖擊電流很小，減輕了對電網的沖擊，簡化了操作、降低了工人的勞動強度。

(3)運行速度曲線成S形，使加減速平滑、無撞擊感。

(4)安全保護功能齊全，除一般的過壓、欠壓、過載、短路、溫升等保護外，還設有過卷、等速超速、定點超速、PLC編碼器斷線、錯向、傳動系統故障、自動限速等保護功能。

(5)設有回饋制動、抱閘制動制動方式，更加安全可靠。

(6)該系統四象限運行，可實現絞車的調速、換向、能量回饋制動等功能，且不受回饋能量大小的限制，適應范圍廣，節能效果更加明顯。

(7)采用雙PLC控制回路，能夠實現雙回路保護，一回路出現故障，另一回還可以繼續運行。提升機變頻調速的系統結構

圖1：絞車電控系統圖

圖1所示，提升機ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能變頻調速其主要配置為變頻調速系統、PLC控制系統及軸編碼器監測系統組成，其中變頻調速系統（圖2所示）又分為輸入電抗器、可控整流系統、電容平波系統、輸出逆變系統。變頻器主要對提升機的升降實現變頻調速等，可控整流系統是一種可回饋電能的逆變器，它可單獨作為高質量的無功補償器使用，也可與其他系統相結合組成新的系統，以實現能量在交流側和直流側的雙向傳輸，同時，系統可將交流側的功率因數調整到任何希望的數值，且交流側的電流為近乎完美的正弦波。電容平波系統主要對電網脈動整流濾波使其達到輸出的波形平穩。PLC控制系統主要對提升機的變速、停車和精確制動、提升啟動、下降啟動、故障復位及緊急制動等操作控制。抱閘制動主要實現提升機停車控制。軸編碼器監測系統是把運行的速度及方向和位置信號進行轉換傳輸到PLC控制系統中。

3-AC660V1L11L21L3電抗器箱變頻器箱+HA-Q01BUS++L1L2L3185KW,660V+UVWPE+M~BUS-圖2 變頻調速系統提升機變頻調速系統按工作方式又分為變頻器、行程控制、操作控制和抱閘控制。1.變頻器

在提升機系統中的應用中，變頻器主要進行恒加速變頻調速啟動、恒減速變頻調速停車及行程變頻調速運行等變頻調速。變頻調速是通過改變電機輸入電源的頻率來調節電機轉速的，因此調速范圍很寬，一般變頻器基本上都可以達到0～400Hz，頻率調節精度一般為0.01Hz，可以很好地滿足提升機的恒加速和恒減速無級調速的要求。采用變頻器后，電機可以實現真正意義上的軟啟動和平滑調速。變頻器調速有別于轉子串電阻調速，降低了轉差率，提高了電路的功率因數，可以恒轉矩輸出，輸出功率隨轉速變化，因此具有很好的節電效果。另一方面，變頻器還可通過軟件，很方便地改變輸出轉矩（即調整轉矩補償曲線）和加減速時間、目標頻率、上下限頻率等。變頻器還具有強大的兼容功能，并根據使用要求進行功能組合，參數設置（修改）和動態調通。變頻器也可通過端子排控制，對行程進行多段速度控制。圖3為變頻器恒加速和恒減速調速過程示意圖，加速和減速過程可以靈活的調節，這種調速方式對防止提升機的過卷、過放、脫軌等都是十分有利的。

2.行程控制（PLC控制）

圖3是提升機提升和下降過程示意圖，行程控制分為2個過程，一個為正向提升行程，另—個為反向下降行程。行程控制主要將提升機的升降過程劃分成不同的行程區間，根據每一行程區間的實際情況，可以用不同的變頻調速控制提升機的升降速度。行程控制不僅控制提升機整個升降行程過程的變頻調速，而且控制提升機的停車和制動過程。行程控制可以很好的防止提升機過卷、過放、脫軌和翻車等事故發生，特別適合具有彎道和叉道的特殊斜井。

行程控制是根據提升機的升降位置（行程區間）實施控制，PLC將行程位置轉換成開關信號 3（如圖1所示），發出指令控制信號傳輸到變頻器進行多段速變頻控制，停車控制和制動控制等。

3.制動控制

提升機的安全使用必須要有良好的制動和制動控制系統。制動一般采取回饋制動和抱閘制動相結合，回饋制動主要利用提升機的慣性在減速和下降行程所產生的再生能量進行制動。變頻器使用回饋單元實現回饋制動，這是一種軟制動形式，能很好的防止機械沖擊和快速下滑。為了防止滑車等事故，使用抱閘對提升機實施抱死制動，抱閘制動—般在停車時使用，當運行到停車位置時，PLC對變頻器發出停車信號。同時，對抱閘制動器發出抱閘控制信號，實施抱閘制動。當發生脫軌等事故時，操作控制實行緊急抱閘制動。

4.操作控制

操作控制主要執行提升啟動、下降啟動各緊急抱閘制動等控制。“提升啟動”操作控制變頻器正轉運行，提升過程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降啟動”操作控制變頻器反轉，下降過程由行程控制器的下降行程控制完成。“緊急制動”操作主要控制異常時的變頻器停止和抱閘制動。

工作原理

ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能變頻調速系統的工作原理是：操作臺發出操作指令信號，傳輸到PLC-A1和PLC-A2，PLC-A1和PLC-A2根據軸編碼系統、保護系統傳回的信號進行內部比較，然后根據程序控制變頻器執行起動、停車、制動、保護等功能。在PLC-A1故障或與其有關的編碼器故障時，將“應急方式”轉換開關打在“應急1”位置,利用PLC-A2可實現應急手動開車；同樣在PLC-A2故障或與其有關的編碼器故障時，將“應急方式”轉換開關打在“應急2”位置,這時在PLC-A1內可把與PLC-A2相關的信號旁路掉，利用PLC-A1可手動開車。

變頻器是通過改變電機定子供電頻率來改變電機的轉速，以實現絞車的調速。交流異步電動機的轉速公式為

n=60f1(1－S)／p 其中n—電機轉速 f1—定子供電頻率

p—極對數 s—轉差率

其中變頻調速系統的工作原理如圖2所示，系統內部采用矢量控制思想，“交—直—交”變頻理論最終產生PWM電壓。AC660V電源由隔爆接線腔 R、S、T 三個接線柱接入隔爆主腔內，經整流平波電路輸入 IGBT 逆變橋，由逆變電路輸出 U、V、W 來驅動電機的運行，對電機頻率的調整控制，可根據現場的工況需要，由外部速度鈕，以無級調速的方式設定好實際需要的參數值（即頻率／速度值），以達到精確地適應所需頻率 ／速度 ／功率的輸出的要求。當工作現場的工況要求發生變化時，可隨時用本質安全型參數程序控制器（鍵盤或 CCS 操作臺）來修改參數，應用方便、靈活、可靠。

現場應用情況及運行效果

從2004年10月份到目前，平煤集團四礦使用該ZJT-30-MSC型智能變頻調速裝置以來，經過測算和試用相比較，節電率達到30%以上。同時變頻絞車改造后絞車運行的穩定性和安全性大大增加。因此大大減少了運行故障和維修時間，節約了大量人力和物力，在很大程度上提高了四礦的運輸能力。

第二篇：高壓變頻調速裝置在除塵風機上的應用

高壓變頻調速裝置在昆鋼集團二煉鋼廠除塵風機上的應用

閱覽次數：881 來源：《控制與傳動》 作者：楊文喜 秦強林 陳衛東

概述：

文章根據昆鋼集團二煉鋼廠為了提高系統自動化程度、改善工藝條件從而在轉爐吹氧風機的設計上采用了東方凱奇公司高壓大功率變頻器替代傳統的液力耦合器進行調速的情況，結合東方凱奇公司高壓大功率變頻器在現場的使用情況、以及與液力耦合器進行對比后的情況總結了采用變頻器后的優點、對提高工藝水平的好處以及良好的節能效果。

從使用的情況看，高壓大功率變頻器完全可以適應這種場合的應用，它的優異性能將會為用戶帶來極大的方便和產生良好的經濟效益。

關鍵詞：高壓變頻器，液力耦合器，除塵風機，調速節能

1.工程概述

昆鋼二煉鋼廠現有原設計公稱容量15噸氧氣頂吹轉爐三座，2000年對轉爐進行了擴容和氧槍改造。2001年二煉鋼廠全年共產鋼90.6萬噸，轉爐平均出鋼量為22噸/爐，裝入量為24噸。2002年二煉鋼全年共產鋼104.5萬噸。

隨著國民經濟的高速發展，需要在現有設備條件下盡力挖掘設備潛力，提高鋼鐵產量。根據我們調查和分析，限制二煉鋼廠綜合產鋼能力提高的主要因素是轉爐系統產鋼能力不足。

轉爐產鋼能力主要受出鋼量，轉爐作業率和縮短冶煉周期等因素制約。為實現150萬噸綜合產鋼能力，除了對轉爐擴容外，還必須提高轉爐作業率和縮短冶煉周期。通過理順物流，可減少轉爐等待時間2.5分鐘；提高鐵水質量，增加供氧強度，縮短供氧時間2.5分鐘；穩定原料成分，減少波動，可提高轉爐一次倒爐出鋼率，縮短終點倒爐取樣及測溫時間1.5分鐘。冶煉周期可從現在的29.47分的基礎上縮短至23.5分鐘以內，使二煉鋼廠的綜合產鋼能力達到150萬噸。

在市場競爭日益激烈的前提下，昆鋼集團有限公司二煉鋼廠積極采取措施在增加產量的同時降低消耗，使企業在市場競爭中增加競爭力。

2.調速方案的選擇

昆鋼二煉鋼廠在2003年6月擴建煉鋼廠設計綜合產鋼能力為150萬噸，其三座轉爐分別配置三套除塵系統，該系統一方面將燃燒不完全的煤氣回收，另一方面通過除塵風機排除剩余煙氣，為滿足鋼廠節能及環保的要求，除塵風機根據煉鋼工藝在吹氧及煉鋼時高速運行，其余時間為低速運行。

為了滿足生產工藝，使系統的運行符合工況，肯定需要系統有良好的調速性能。傳統的解決辦法是采用液力耦合器調速技術方案、直流調速技術方案以及其它方式的調速方案。一般采用液力耦合器進行風機調速的居多，由于液力耦合器本身的技術缺陷，在該系統中已難以較好地滿足生產工藝要求，這些缺陷有：

a．采用液力耦合器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速相應，同時這時候的電流較大，如整定不好會引起跳閘，影響系統穩定性。

b．液力耦合器本身控制精度差，調速范圍窄，通常在40％～90％之間； c．電機啟動時，沖擊電流較大，影響電網的穩定性。

d．在高速運行時，液力耦合器有丟轉現象，嚴重時會影響工作的正常進行。e．液力耦合在調速運行時產生機械損耗和轉差損耗，效率較低，造成電能浪費。f．液力耦合器工作時是通過一導管調整工作腔的充液量，從而改變傳遞扭矩和輸出轉速來滿足工況要求；因此，對工作腔及供油系統需經常維護及檢修。液力耦合器經過一段時間使用，其維護費用較高，g．液力耦合器故障時，無法再用其它方式使其拖動的風機運行，必須停機檢修。h．耦合器運行時間稍長，會漏油嚴重，對環境污染大，地面被油污蝕嚴重。i．風機和電機的運行噪音大，達到90dB左右，嚴重影響操作人員的身體健康。從以上情況來看，如果使用液力耦合器，會制約昆鋼二煉鋼廠節能降耗，降低生產成本，提高生產效率，增加企業競爭力的目的。

由于使用液力耦合器有這些固有的缺陷，現在有很多企業已經采用新型的高壓大功率變頻調速裝置拖動風機，取得了良好的應用效果。

2003年6月，昆鋼集團二煉鋼廠和成都東方凱奇公司經過技術磋商，決定在1號轉爐的除塵風機上進行變頻改造，以滿足風機調速的要求，改善工藝狀況。3.變頻改造方案實施

除塵風機是除塵凈化系統的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產，造成巨大的經濟損失，還有可能危脅到現場生產人員的人身安全；另外，調速系統工作的環境比較惡劣；同時轉爐又周期性間斷吹氧；所以，和除塵風機配套的高壓調速系統，要求具有極高的可靠性。基于以上工作特點，對變頻調速系統的主要要求如下： a.要求變頻器具有高可靠性，長期運行無故障。

b.要求變頻器有完美的旁路功能，一旦出現故障，可以先切換到單元旁路下運行，同時也可以使電機切換到工頻運行。

c.調速范圍要大，效率要高。

d.具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速。

e.有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，讓風機不喘振。系統原理圖如下：

其中K1、K2、K3為變頻器的旁通柜，K1、K2與K3互鎖，從系統的原理圖中可看出，進行變頻改造對原系統改動較小，可在較短時間內完成改造方案，K3的加入可使變頻在有故障的情況下工頻旁通。該變頻器的參數如下： 型 號：DFCVERT-MV-1000/6B 輸入參數：

額定電壓：三相交流6.3kV±10％ 頻 率：50Hz 輸入側電流畸變率：＜4%（30%負載以上）輸入側功率因數：＞0.96（20%負載以上）輸出側電流畸變率：＜3% 效 率： 96％ 輸出參數：

容 量：1000kVA（適配電機功率800—850kW）額定輸出電壓：6kV 額定輸出頻率：50Hz 輸出頻率范圍：0.1—50Hz 頻率分辨率：0.01Hz 升降速時間：1—3000秒可調 電流波形：完全正弦 其它：

防護等級

IP31 環境溫度

0-40℃ 環境濕度

90%,無凝結 海拔高度

1860米

高低速邏輯控制功能（加減速時間均可按照工藝要求設定）具有標準PID控制功能

具備故障查詢功能，與上位機聯機后可以打印故障 支持DCS、ProfiBus網絡化運行 支持遠端操作顯示

輸入輸出保護：輸入缺相、欠壓、過壓、過流；輸出過流、缺相、不平衡等 內部保護：過載、過熱、通訊故障、單元自動旁路故障單元等;電機參數如下：

電機型號：Y B630S1-1 額定功率： 800kW 額定電壓： 6kV 額定電流： 90.6A

額定轉速： 2950r/min 功率因數： 0.89 風機參數如下： 風機型號：D1100 額定流量：66000m3/ h 全 壓：24658 Pa.g 效 率：95.5%

2003年8月底變頻器發往現場，9月中旬變頻器完成了現場的安裝調試工作并正式投入生產運行。

變頻器從制造到正式投入使用，所用的生產、安裝、調試周期都很短，總共僅有3個多月的時間，保證了1號轉爐的技術改造的周期和正常的生產。

同傳統的液力耦合器比較，東方凱奇電氣有限責任公司生產的高壓變頻器有以下優點：

（1）運行穩定，安全可靠。原來使用液力耦合器大概40天左右就必須更換軸承，每次需停爐半天左右，帶來的巨大的經濟損失。DFCVERT-MV型變頻器具有免維護的特點，只需定期更換柜門上的通風濾網，不用停機，保證了生產的連續性。（2）節能效果較為顯著，大大降低了噸鋼電耗。

（3）電動機實現了真正的軟啟動、軟停運，變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流，降低了電機的故障次數。同時，變頻器設置共振點跳轉頻率，避免了風機會處于共振點運行的可能性，使風機工作平穩，風機軸承磨損減少，延長了電機和風機的使用壽命和維修周期，提高了設備的使用壽命。

（4）變頻器自身保護功能完善，同原來繼電保護比較，保護功能更多，更靈敏，大大加強了對電機的保護。

（5）變頻器同現場信號采用可靠的連接方式，控制方便，性能可靠，滿足煉鋼生產的需要。變頻器內置有PLC，現場信號接入靈活。在控制邏輯上，由現場（轉爐）為變頻器提供一對高速、低速節點，變頻器按照節點的狀態自動高速、低速往復運行；由變頻器自身的頻率輸出進行轉速測定，可以取消原來同電機相連的測速器，由變頻器為現場直接提供電機轉速指示。

（6）設備適應電網電壓波動能力強，有時電網電壓高達6.9kV，或者電壓低至5.5kV變頻器仍能正常運行。

（7）同液力耦合器比較，在加速期間大大減小了噪聲，削弱了噪聲污染。由于不用定期拆換軸承或者對液力耦合器進行維修，避免了機油對環境的污染，使風機房的現場環境有了極大改善。

（8）由于電機降低速度運行以及工作在高效率區，因此電機和軸承的溫升都明顯低于采用液力耦合器的系統，這樣可以延長風機系統的使用壽命。

從現場投運來看，該變頻器通常運行在高速和低速兩種狀態，當轉爐在吹氧和煉鋼時，變頻器由低速轉入高速狀態，上升時間要求在1分鐘之內完成，否則在吹氧和煉鋼時要產生大量的煙氣，若不能及時排出煙氣，將會影響到生產甚至現場工作人員的人身安全。經過現場多次運行，DFCVERT-MV-1000/6B變頻器完全能夠滿足這項技術要求。其次，從高速到低速也完全滿足工藝的要求。

4.經濟分析

根據擴建后煉鋼工藝要求，煉一爐鋼為23分鐘。由風機中控室根據下氧槍信號給變頻器一高速信號使變頻器運行在高速狀態，時間為8～12分鐘，根據轉爐出鋼信號使變頻器運行在低速狀態，時間為11～15分鐘，其中，高速狀態為43HZ（2500轉/分鐘）；低速狀態為18HZ（1000轉/分鐘）。現場實測到當變頻器運行在高速狀態時，變頻器的輸入電流為40.2A；當變頻器運行在低速狀態時，變頻器的輸入電流為18A；煉一爐鋼變頻器運行在高速狀態平均所需時間為10分鐘，低速狀態平均所需時間13分鐘；若按年工作日8000小時計算，那么，變頻器在一年里高速狀態的時間約3480小時，低速狀態約4520小時；（1）采用變頻器拖動風機時 高速狀態：

P1 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×40.2×0.96＝419.00544kW 低速狀態：

P2 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×18×0.95＝186.58836kW平均功率 P=P1×0.8+P2×0.2=372.52kW(高速狀態約80％，低速狀態為20％)（2）采用液力耦合器時

高速狀態：

P1’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×52×0.93＝527.68kW 低速狀態：

P2’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×44×0.9＝432.1kW平均功率 P’=P1’×0.8+P2’ ×0.2=508.564W(高速狀態約80％，低速狀態為20％)（3）采用變頻調速和采用液力耦合器調速與采用變頻器調速裝置運行的節能率對比： F=(P’-P)/P=(508.564-375.52)/508.564=26.17% 從計算結果知道，采用變頻器技術改造后，不僅具有良好的節能效果，而且操作方便，特別適合于鋼鐵廠進行風機的技術改造。

5．工藝特性的改進

采用變頻調速后，整個煉鋼風機的工藝特性得到很大的改進，主要反映如下：（1）電機的溫升和軸承溫升下降明顯 電機溫升在采用液力耦合器時的59℃下降至44℃，電機的前后軸承的溫度都有響應的下降；

（2）電機的振動明顯降低 電機的振動由采用液力耦合器的2.2mm下降到0.2mm，改善的效果非常明顯。

（3）整機的運行噪音改善明顯 采用液力耦合器時，無論低速高速，由于電機均處于工頻運行，整機的噪音明顯，達到90dB左右，但是進行變頻改造后，整機的運行頻率下降至40Hz左右，電機的運行噪音明顯下降，低于80dB,在低速運行時基本上聽不到噪音，達到65dB以下，大大改善了現場的噪音污染。

（4）日常維護包養工作量和費用下降 采用液力耦合器估計每年的維護費用在5萬元左右，采用變頻器后，這項費用下降為數千元左右。

（5）調速范圍 采用液力耦合器調速范圍具有相當大的限制，采用變頻器后，變頻范圍可以任意設定，大大地增強了工藝調節能力。6.結束語

經過近半年的運行，證明DFCVERT-MV-1000/6B高壓大功率變頻器性能好，可靠性高，節能效果明顯，滿足連續生產對調速系統的要求，同時可以大大改善工藝條件，提高生產效率，具有很好的推廣價值。

因此昆鋼集團二煉鋼廠在成功改造了1號轉爐后又決定對2號、3號轉爐進行變頻改造。

第三篇：交流變頻調速裝置在煤礦皮帶輸煤機系統上的應用

交流變頻調速裝置在煤礦皮帶輸煤機系統上的應用 【作者：樊磊

杜凱

整理：李占標】

摘 要：交流變頻調速裝置在煤礦皮帶輸煤機系統上的應用。煤礦皮帶輸煤機機械負載大，且不穩定。而傳統的調速系統比較落后。采用變頻調速技術先進，運行可靠、安全，節能。論文關鍵詞：變頻調速

煤礦輸煤機系統是煤炭生產過程的重要環節，皮帶輸煤機系統每天運行時間長，負載重，擔負著輸煤的重要職責。平煤集團是50---60年代建設的老企業，采用的輸煤機設備已較陳舊。輸煤機皮帶在固定的軌道上往復運行，同時通過棍輪的傳動將煤炭在輸煤皮帶上運送至預定的位置。平煤集團的輸煤機轉速調節設備一般采用電磁調速異步電動機，通過電磁轉差離合器來實現調速的方法稱電磁調速。電磁調速異步電動機（俗稱滑差電動機）是一種交流無級調速設備。電動機采用組合式結構，由拖動電動機、電磁轉差離合器和測速發電機等組成，測速發電機是作為轉速反饋信號源供控制用。這類電動機的無級調速是通過電磁轉差離合器來實現的。在實際運行中存在以下問題：

（1）采用滑差調速速度損失大，因為電磁轉差離合器本身轉差較大，所以輸出軸的最高轉速僅為電機同轉運的80%～90%；

（2）滑差離合穩定性差，電控線路復雜故障多，維護檢修工作量大；

（3）調速過程中轉差功率全部轉化成熱能形式的損耗，效率低；主要通過增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低，因而效率較低；

（4）輸煤機工作環境粉塵很大，經常發生轉差離合器被粉塵填塞、卡死現象，故障率高，嚴重影響系統的可靠運行；（5）原有電氣控制部分線路因多年運行已不能滿足現有生產運行的要求，需更換。

基于上述原因，平煤集團應決定對輸煤機進行改造。我們提出了采用變頻調速技術進行改造的方案。變頻調速是通過改變供給電動機的供電頻率，來改變電機的轉速，從而改變負載的轉速。變頻調速器是利用電力半導體器件的通斷工作將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置。異步電動機用變頻調速器的原理是將交流順變成直流，平滑濾波后再經過逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機獲得無極調速所需的電壓、電流和頻率。變頻調速具有效率高、調速范圍寬、精度高、調速平穩、無級變速等優點。變頻器按主電路分為電壓型和電流型：

電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；

電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路的濾波是電感。1 方案說明

1.1 按照平煤集團設備的技術要求，設計方案選用國產變頻器，是磁通矢量控制方式變頻器。輸煤機起動轉矩大，低速時屬大力矩輸出，負載變化劇烈。而一般的V/F控制、轉差頻率控制的變頻器無法滿足其要求。而磁通矢量控制方式是將定子電流分解成產生磁場的電流分量和與磁場相垂直產生轉矩的電流分量，分別進行任意控制，二者合成的定子電流供給電動機，因而采用磁通矢量控制方式的變頻器，調速范圍寬、過流抑制能力強、轉矩控制性能好，尤其可以控制靜轉矩。

變頻器有以下功能: 磁通矢量控制 V/F控制方法，IGBT晶體模塊，轉差補償控制，瞬時掉電再啟動（15ms）,高啟動轉矩（1HZ時150%），低噪音運行，自動保護功能齊全，在設計中將變頻器AM的模擬信號輸出（0-10V）用“維博”直流電壓傳感器轉換為一路4-20mA控制信號,將該信號接至輸煤程控系統經轉換后直接在輸煤程控系統控制畫面上顯示，便于運行、維護人員觀測設備的運行狀態。變頻器操作面板為FR-PU04-CH,設計中通過PU連接線將此操作面板安裝在控制柜操作板上，便于操作。電機則更換為變頻調速電機，型號為YVP-xxx-4-315kw。（或215、260kw）1.2 為解決輸煤機機構與行走機構電氣上有互鎖功能的問題，我們選用了日立公司的系列PLC（小型可編程序控制器）替代原繼電器控制回路，使系統接線簡潔明了，同時提高了系統可靠性，便于操作、維護。日立電氣為適應小型獨立機器的控制推出的一款性價比較高的緊湊型控制器。體積小巧，功能強大，通過設計PLC程序，日立 PLC不僅在系統中控制著輸煤機的往復行走動作，且輸出設備運行狀態，對于故障狀態如變頻器故障、行走長時間未到行程開關位置都會自動輸出報警信號，并停機。在電氣設計上設置就地控制和遠程控制兩種工作模式，當選擇就地控制（手動工作方式選擇開關，此信號聯接輸煤程控系統）時，輸煤機構停止運行時，通過控制回路互鎖，行走機構將不能運行，手動啟動輸煤機構正常運轉后變頻器將輸出控制信號（控制中間繼電器觸點串聯于行走機構手動控制回路中），然后可通過選擇手動操作按鈕使行走機構動作。當選擇遠程控制（自動工作方式選擇開關，此信號聯入輸煤程控系統）時，輸煤系統程控給予的啟動信號作為啟動輸煤機構的必要條件（無源接點容量為直流24V，2A，同時可以通過DC4-20mA電流信號輸入進行變頻器頻率設定。）當輸煤機運行后，通過變頻器輸出運行信號（繼電器輸出信號，230VAC，0.3A）給輸煤程控系統,當需要輸煤機行走運行時,程控系統給出向前或向后的遠方輸入信號給行走控制部分,行走機構按操作指令運行。

1.3變頻器各種自動保護功能齊全，過電流斷路、再生過電壓斷路、電壓不足、瞬時停電、過負荷斷路失速防止、散熱片過熱、制動晶體管報警、接地過電流，輸出短路，主回路元件過熱等等，當出現上述故障時，變頻器自動保護停止運行并通過接點輸出方式輸出（230VAC，0.3A）信號給程控系統，同時可輸出控制柜報警燈指示。2 改造后效果

采用變頻器調速系統改造后的輸煤機，重載低速起動可靠、運行穩定，加減速時間的設定使各擋起制動速度相當平穩，控制精度高。輸煤機的工作狀態及變頻器的頻率顯示、給定都能在輸煤程控系統畫面上一目了然或操作。采用PLC的控制，大大減少了控制柜的中間元件和減少了繁雜的布線，減少了故障點，使系統的可靠性進一步提高。經過一段時間的試運行，證明完全解決了設備原有問題，為輸煤系統正常運行提供了有力的保障。3 結語

輸煤機變頻調速系統對電機沖擊小，調速性能優良，節能效果顯著，減少了維修工作量，提高了工作效率。參考文獻：

[1] 日立 PLC系統手冊，編程手冊.[2] 電氣工程師手冊.

第四篇：《變頻調速應用》課程教學大綱

《變頻調速應用》課程教學大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號：2000652

適用專業：電氣工程及其自動化

學 時 數：32 學 分 數：2

執 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質和目的

課程性質：《變頻調速應用》是電氣工程及其自動化專業的專業選修課。

主要任務：通過對《變頻調速技術及應用》課程的學習，使學生對異步電動機變頻調速系統有一個系統的了解，對變頻調速方法的特點、重要性、應用領域有一個正確的認識，為在今后工作中解決實際問題打下良好的基礎。

二、課程教學內容:

第一章 交流調速系統概述（講授4學時）

了解交流調速傳動的發展過程及其應用領域、應用目的，了解異步電動機的基本調速方法、了解變頻器的基本分類。

重點：變頻調速方法及特點。

第二章 異步電動機的變頻調速（講授4學時）

了解異步電動機在非正弦電源供電情況下的運行特點，掌握異步電動機的變頻運行方式、運行特性（包括V/F運行方式、恒磁通運行方式和恒功運行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動機的磁通、電流、轉矩分析方法及特點。

重點：異步電動機的變頻運行方式、運行特性。

第三章 變頻器的結構及工作原理（講授2學時）

了解變頻器的基本結構及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調制技術（講授8學時，實驗4學時）

了解脈寬調制方式的種類和脈寬調制技術的作用。

重點：正旋脈寬調制技術、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調制技術。第五章 變頻調速系統（講課2學時）

了解變頻調速系統的構成、控制對象和控制方式。

重點：異步電動機、變頻器和外圍設備的選擇。

第六章 通用變頻器的運行功能（講課2學時、實驗2學時）

了解通用變頻器的運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

重點：變頻器運行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應用（講課4學時）

了解通用變頻器的應用情況及其應用領域的相關技術，掌握通用變頻器的應用方法。

重點：通用變頻器的應用方法。

三、課程教學的基本要求

本課程的教學環節包括：課堂講授、課外作業、實驗和考試等。通過各個教學環節重點培養學生分析問題和解決問題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學和實驗教學為主，教學中多提問題以引導學生思考，設置適當的課堂討論，以加深學生對知識的理解和提高學生對知識的應用能力。

（二）課外習題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實驗

開設6個學時的開放性實驗，讓學生了解電壓型變頻器的基本結構、熟悉輸入測、直流測、輸出測的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

（四）考試環節

考試形式分為筆試和實際操作考試兩部分，考試題型分為：簡答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

本課程的先修課為“電機學”、“電力電子技術”等。

五、建議教材與教學參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應用》機械工業出版社

2．吳忠智編著，《變頻器應用手冊 》 機械工業出版社

第五篇：《變頻調速應用》課程教學大綱

《變頻調速應用》課程教學大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號：2000652

適用專業：電氣工程及其自動化

學 時 數：32 學 分 數：2

執 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質和目的

課程性質：《變頻調速應用》是電氣工程及其自動化專業的專業選修課。

主要任務：通過對《變頻調速技術及應用》課程的學習，使學生對異步電動機變頻調速系統有一個系統的了解，對變頻調速方法的特點、重要性、應用領域有一個正確的認識，為在今后工作中解決實際問題打下良好的基礎。

二、課程教學內容:

第一章 交流調速系統概述（講授4學時）

了解交流調速傳動的發展過程及其應用領域、應用目的，了解異步電動機的基本調速方法、了解變頻器的基本分類。

重點：變頻調速方法及特點。

第二章 異步電動機的變頻調速（講授4學時）

了解異步電動機在非正弦電源供電情況下的運行特點，掌握異步電動機的變頻運行方式、運行特性（包括V/F運行方式、恒磁通運行方式和恒功運行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動機的磁通、電流、轉矩分析方法及特點。

重點：異步電動機的變頻運行方式、運行特性。

第三章 變頻器的結構及工作原理（講授2學時）

了解變頻器的基本結構及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調制技術（講授8學時，實驗4學時）

了解脈寬調制方式的種類和脈寬調制技術的作用。

重點：正旋脈寬調制技術、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調制技術。第五章 變頻調速系統（講課2學時）

了解變頻調速系統的構成、控制對象和控制方式。

重點：異步電動機、變頻器和外圍設備的選擇。

第六章 通用變頻器的運行功能（講課2學時、實驗2學時）

了解通用變頻器的運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

重點：變頻器運行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應用（講課4學時）

了解通用變頻器的應用情況及其應用領域的相關技術，掌握通用變頻器的應用方法。

重點：通用變頻器的應用方法。

三、課程教學的基本要求

本課程的教學環節包括：課堂講授、課外作業、實驗和考試等。通過各個教學環節重點培養學生分析問題和解決問題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學和實驗教學為主，教學中多提問題以引導學生思考，設置適當的課堂討論，以加深學生對知識的理解和提高學生對知識的應用能力。

（二）課外習題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實驗

開設6個學時的開放性實驗，讓學生了解電壓型變頻器的基本結構、熟悉輸入測、直流測、輸出測的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

（四）考試環節

考試形式分為筆試和實際操作考試兩部分，考試題型分為：簡答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

本課程的先修課為“電機學”、“電力電子技術”等。

五、建議教材與教學參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應用》機械工業出版社 2．吳忠智編著，《變頻器應用手冊 》 機械工業出版社

1、變頻器的分類方式？(1)、按變換頻率方法分

a、交直交變頻器 先由整流器將電網中的交流電流整流成直流電，經過濾波，而后由逆變器再將直流逆變成交流供給負載； b、交交變頻器 只用一個變換環節就可以把恒壓恒頻的交流電源變換成變壓變頻電源，因此又稱直接變頻裝置

(2)、按主電路工作方法分

a、電壓型變頻器 當中間直流環節采用大電容濾波時，稱為電壓型變頻器b、電流型變頻器 采用高阻抗電感濾波時成為電流型變頻器

(3)、按變頻器調壓方法分

PAM變頻器： 逆變器負責調節輸出頻率，通過改變直流環節的電壓或電流來改變輸出電壓或電流；PWM變頻器： PWM方式是在變頻器輸出波形的一個周期產生多個脈沖波，其等值電壓為正弦波，波形較平滑

(4)、按控制方式分

a、U/F控制變頻器 采用普通的VVVF控制方式實現； b、SF控制變頻器 采用轉差頻率控制方式實現；c、VC控制變頻器 采用矢量控制方式實現

2、一般的通用變頻器包含哪幾種電路？

整流電路、中間直流電路、逆變電路、制動電路、控制電路

3、四種調速方式？

（1）變頻調速（2）變轉差調速（3）串級調速（4）變極調

4、變頻器調速系統的調試方法有哪些？

空載實驗、帶負載測試、全速停機試驗、正常運行試驗

5、變頻器過流跳閘和過載跳閘的區別是什么？

過流主要用于保護變頻器，而過載主要用于保護電動機。因為變頻器的容量有時需要比電動機的容量加大一擋或兩擋，這種情況下，電動機過載時，變頻器不一定過流。過載保護由變頻器內部的電子過熱保護功能進行，在預置電子過熱保護功能時，應該準確地預置“電流取用比”即電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數、