ABB ACS800变频器在矿井皮带驱动中的分析

时间:2016-01-26 19:02来源:摘要合编 作者:妙工科技 点击:
ABB变频器在国内煤矿生产机器中的应用主要有在皮带输送机上作为驱动设备使用,是运用变频器和减速箱的配置来驱动皮带输送机作为运送煤炭或者工具物料等。
      ABB变频器在国内煤矿生产机器中的应用主要有在皮带输送机上作为驱动设备使用,是运用变频器和减速箱的配置来驱动皮带输送机作为运送煤炭或者工具物料等,还有660V等级的ACS800中压变频器广泛应用在矿井提升小车牵引机上,本文介绍了ABB变频器在矿井主斜井皮带输送机上的应用,详细分析及介绍了系统的构成及控制方法。
        随着电力电子技术的进步,变频器在风机、水泵、提升机、皮带输送机等方面的应用已很成熟,特别是ABB、西门子、施耐德等大品牌质量可靠,在这些特殊高危行业中,客户还是比较依赖这些品牌。以前的矿用皮带输送机一般都采用工频拖动,液力祸合器传动,存在传动效率低、启动电流冲击及机械冲击大、无法功率平衡等问题,造成了系统运行不经济;皮带和液力祸合器磨损严重,维修及维护成本高;存在无功环流损耗。所以变频器能够非常完美的解决这些问题并得到广泛应用。
煤矿皮带机传动设备介绍
      主井装备一套上运皮带运输机,具体参数如下:①运量:Q=650t/ h 。②带宽:B=1200m m。③带速:v=2.5m /s。④长度:L=655.96m。⑤倾角:β=200-23.50。⑥提升高度:H=+268.839m皮带机由4台660V , 315k W变频调速交流三相异步电动机驱动两只滚筒,滚筒上装设有逆止器和盘闸。传动系统采用ABB ACS800变频调速系统,为了实现电机的功率平衡,采用了ABB变频器的主从控制方式,一主三从。变频器的过载能力大于电动机的过载能力,确保任何负载下,皮带机能满足安全运行要求。逆止器用来防闸皮带反向运转,盘闸与变频电控系统相配合来进行皮带机制动和停车用。适应皮带电控系统的各种运行工况,按照预定的加减速度和运行要求实现皮带机的启动加速、等速、减速、停车等。在电气设备的时候,可参考煤矿方面的工程师意见,他们一般对于具体工况要求都比较了解。
        不仅如此,电气设备还应当考虑电路故障的情况下,客户能够应急生产,中压开关柜中1#变压器馈电柜和2#变压器馈电柜分别给两组整流变压器供电。每组各由两台变频器和两台电机组成,相互独立。任何一组变压器或高开故障,皮带均可60-70%负载运行。如果任何一台变频器故障,其余三台变频器可以全负载运行,不影响生产。这样设备设计能够得到客户的满意,以避免客户生产使用中对电气设计不是很满意找各种理由来扣留尾款。
       关系弱电控制系统的结构和原理
      控制系统要从集成化、网络化的角度来设计,使系统做到安全、可靠、经济、操作方便,也就是说一个普通工人都有能力运行。系统为二级分步式计算集散式控制系统,对皮带输送机运行的过程进行检测、显示、控制、保护、管理。系统分操作站和现场控制站两部分。SIEMENS西门子S 7-300系列PLC可编程控制器的使用让系统布线简洁、运行高效。四台变频器、现场控制站(主控PLC)和操作站(T P170A)组成DP网络,变频器的控制数据及运行反馈数据通过DP网络与现场控制站进行交互,操作站主要与现场控制站进行数据交互,传递控制指令及运行状态反馈等。HMI人机界面使用施耐德品牌放下全球第一大人机界面品牌Pro-face普洛非斯的AST3301W-S1-D24系列产品,不仅外观精美,性能优良,价格也相对西门子触摸屏要低一些,非常能够取得用户的认可。
 ABB ACS800变频器在矿井皮带驱动中的分析
        ACS 800变频器的DTC控制原理
        ABB ACS800系列变频器主从控制采用直接转矩(DTC)作为其核心控制原理。直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流、磁链等量来问接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制。通过建立精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别(ID-RUN),自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数,然后根据精确的电动机模型计算出电动机的实际转矩、定子磁链和转子速度,并对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。转矩控制是控制定子磁链,在本质上并不需。
直接转矩控制也称之为“直接自控制”,这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量变频器的控制不同,直接转矩控制不采用解耦的方式,从而在算法上不存在旋转坐标变换,简单地通过检测电动机定子电压和电流,借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩,并根据与给定值比较所得差值,实现磁链和转矩的直接控制。
  直接转矩控制技术,是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法,直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型,计算与控制异步电动机的磁链和转矩,采用离散的两点式调节器(band—band控制),把转矩检测值与转矩给定值作比较,使转矩波动限制在一定的容差范围内,容差的大小由频率调节器来控制,并产生pwm脉宽调制信号,直接对逆变器的开关状态进行控制,以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化,而是取决于转矩的实际状况,它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化,即不需要模仿直流电动机的控制,由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型,没有通常的pwm脉宽调制信号发生器,所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调,是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。
  与矢量控制方式比较,直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链,它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。只要知道定子电阻就可以把它观测出来。而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链,观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。与矢量控制方法不同,它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量,对转矩的直接控制或直接控制转矩,既直接又简化。
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(责任编辑:妙工科技)
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