適用于雙速電機(jī)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于雙速電機(jī)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻系統(tǒng)，屬于礦用刮板輸送機(jī)用變頻調(diào)速裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣傳動(dòng)領(lǐng)域發(fā)生重大的技術(shù)變革，交流調(diào)速技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，變頻控制方式具有良好的調(diào)速特性和節(jié)能效果。變頻器由初期的變壓變頻(VVVF)調(diào)速方案，到目前的矢量、直接轉(zhuǎn)矩控制方案，使變頻控制不僅具有穩(wěn)態(tài)的控制特性，而且具有良好的動(dòng)態(tài)性能，可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，不僅解決了風(fēng)機(jī)、栗類(lèi)等負(fù)載的拖動(dòng)，而且也解決了帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、絞車(chē)、提升機(jī)等低速大扭矩等場(chǎng)合的控制。采用變頻調(diào)速技術(shù)，可以解決:①節(jié)能問(wèn)題；②設(shè)備的高精度轉(zhuǎn)矩控制；③凈化環(huán)境，安全生產(chǎn)的問(wèn)題。由于煤礦井下具有爆炸性氣體的特殊環(huán)境，通用變頻器不允許直接下井使用，因此，設(shè)計(jì)研制防爆變頻器非常關(guān)鍵。
[0003]鑒于歷史的原因及我國(guó)煤礦實(shí)際情況，煤礦電壓等級(jí)為380V、660V和1140 V，其所有設(shè)備都是圍繞這幾種電壓。隨著煤炭產(chǎn)量的提高，大功率的采、掘、運(yùn)設(shè)備不斷增加，其電壓等級(jí)也逐步升高。目前已有6kV和10kV直接進(jìn)綜采高產(chǎn)高效工作面或掘、錨一體化的工作線。雖然電壓逐步在升高，但大部分設(shè)備的電壓還是在1140V以下，這些設(shè)備占煤礦總設(shè)備的96%左右，目前正是這96%的設(shè)備電機(jī)的控制需要改造。根據(jù)我國(guó)煤炭工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，目前礦山(尤其是國(guó)有大礦)綜采工作面大多數(shù)以1140V作為井下供電系統(tǒng)的主導(dǎo)電壓，大巷設(shè)備采用660V供電，為此，防爆變頻器電壓應(yīng)選用660V、1140V兩個(gè)電壓等級(jí)?？紤]近幾年礦山機(jī)電設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、給煤機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水栗及油栗等設(shè)備都有選配變頻控制器的趨勢(shì)。
[0004]由于國(guó)外沒(méi)有防爆變頻器，也沒(méi)有1140V的電壓等級(jí)，而且國(guó)外把1000V?3 000V以上的電壓等級(jí)歸入中壓，故給國(guó)內(nèi)煤礦用戶(hù)的選型帶來(lái)一定的困難，加上煤礦井下環(huán)境惡劣，有甲烷等爆炸性氣體和煤塵存在，終因防爆散熱問(wèn)題得不到解決，使變頻器在煤礦井下使用受到限制。
[0005]隨著新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)展，散熱技術(shù)日趨完善，煤礦井下用變頻器的散熱問(wèn)題已能得到解決。為此，集變頻調(diào)速技術(shù)、散熱技術(shù)、電氣技術(shù)、防爆技術(shù)和環(huán)保技術(shù)為一體的煤礦井下用防爆交流變頻器必將受到煤礦的青睞。
[0006]刮板輸送機(jī)具有工作環(huán)境惡劣、負(fù)載變化大、停機(jī)隨機(jī)性等特點(diǎn)，也引起了難啟動(dòng)的問(wèn)題。當(dāng)刮板輸送機(jī)帶載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是額定電流的6~8倍，造成電網(wǎng)沖擊，電網(wǎng)電壓下降，影響刮板輸送機(jī)的啟動(dòng)性能，影響電網(wǎng)上其它設(shè)備的正常運(yùn)行，引發(fā)控制設(shè)備發(fā)熱、過(guò)流等問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機(jī)壽命；且在起動(dòng)、運(yùn)行過(guò)程中存在堵轉(zhuǎn)情況，需頻繁起停、頻繁換向。另外，刮板輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，存在大量空載、輕載運(yùn)行情況，造成電能浪費(fèi)，產(chǎn)生機(jī)械磨損；停機(jī)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)為松馳狀態(tài)，各個(gè)環(huán)節(jié)都有一定的間隙，啟動(dòng)瞬間施以較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在克服間隙的過(guò)程中，對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)造成強(qiáng)大的機(jī)械沖擊，容易引起斷鏈等事故，材料消耗大。當(dāng)多機(jī)拖動(dòng)時(shí)，還存在功率不平衡問(wèn)題，刮板輸送機(jī)的以上種種特殊性限制了常用變頻裝置或變頻器在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用及推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，有效提高刮板輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命的適用于雙速電機(jī)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻系統(tǒng)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為適用于雙速電機(jī)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻系統(tǒng)，包括:隔離開(kāi)關(guān)、高速回路、低速回路和異步電機(jī)，輸入電源經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)、高速回路與異步電機(jī)相連接，所述低速回路并聯(lián)在高速回路上，所述高速回路主要由進(jìn)線濾波回路、整流回路、逆變回路和出線濾波回路構(gòu)成，所述進(jìn)線濾波回路的輸入端設(shè)置有輸入真空接觸器，進(jìn)線濾波回路的輸出端通過(guò)電抗線圈與整流回路的輸入端相連接，所述整流回路的輸出端通過(guò)電容與逆變回路的輸入端相連接，所述逆變回路的輸出端與出線濾波回路的輸入端相連接，所述出線濾波回路的輸出端設(shè)置有輸出真空接觸器；
所述電容上還連接有預(yù)充電回路，所述預(yù)充電回路主要由控制開(kāi)關(guān)和功率電阻構(gòu)成，所述控制開(kāi)關(guān)的進(jìn)線接線端與輸入真空接觸器的進(jìn)線接線端相連接，所述控制開(kāi)關(guān)的出線接線端通過(guò)功率電阻與整流回路的輸入端相連接；
所述低速回路包括低速回路接觸器，所述隔離開(kāi)關(guān)的出線接線端通過(guò)低速回路接觸器與異步電機(jī)相連接。
[0009]優(yōu)選的，所述異步電機(jī)上還設(shè)置有漏電閉鎖保護(hù)電路，所述漏電閉鎖保護(hù)電路分別與高速回路、低速回路相連接。
[0010]優(yōu)選的，還包括PLC控制器和變頻主控模塊，所述變頻主控模塊通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與逆變回路相連接，所述變頻主控模塊與接口板相連接，所述接口板上連接有控制盤(pán)，所述接口板通過(guò)Modbus通訊模塊與PLC控制器通訊連接，所述PLC控制器上連接有操作按鍵和顯示器。
[0011]優(yōu)選的，所述逆變回路是由GT0半導(dǎo)體器件、GTR半導(dǎo)體器件或IGBT半導(dǎo)體器件組成的三相逆變。
[0012]優(yōu)選的，所述電容采用薄膜電容。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明把工頻電源通過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用正弦脈寬調(diào)制方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；并且安全、可靠，有效提高刮板輸送機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，適用于雙速電機(jī)的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻系統(tǒng)，包括:隔離開(kāi)關(guān)1、高速回路2、低速回路3和異步電機(jī)4，輸入電源經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)1、高速回路2與異步電機(jī)4相連接，低速回路3并聯(lián)在高速回路2上，高速回路2主要由進(jìn)線濾波回路5、整流回路6、逆變回路7和出線濾波回路8構(gòu)成，進(jìn)線濾波回路5的輸入端設(shè)置有輸入真空接觸器9，進(jìn)線濾波回路5的輸出端通過(guò)電抗線圈10與整流回路6的輸入端相連接，整流回路6的輸出端通過(guò)電容11與逆變回路7的輸入端相連接，電容11采用薄膜電容，逆變回路7的輸出端與出線濾波回路8的輸入端相連接，出線濾波回路8的輸出端設(shè)置有輸出真空接觸器12 ;電容11上還連接有預(yù)充電回路13，預(yù)充電回路13主要由控制開(kāi)關(guān)14和功率電阻15構(gòu)成，控制開(kāi)關(guān)14的進(jìn)線接線端與輸入真空接觸器9的進(jìn)線接線端相連接，控制開(kāi)關(guān)14的出線接線端通過(guò)功率電阻15與整流回路6的輸入端相連接；低速回路3包括低速回路接觸器16，隔離開(kāi)關(guān)1的出線接線端通過(guò)低速回路接觸器16與異步電機(jī)4相連接，逆變回路7是由GT0半導(dǎo)體器件、GTR半導(dǎo)體器件或IGBT半導(dǎo)體器件組成的三相逆變，異步電機(jī)4上還設(shè)置有漏電閉鎖保護(hù)電路17，漏電閉鎖保護(hù)電路17分別與高速回路2、低速回路3相連接。
[0017]此外，還包括PLC控制器18和變頻主控模塊19，變頻主控模塊19通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與逆變回路7相連接，變頻主控模塊19與接口板20相連接，接口板20上連接有控制盤(pán)21，接口板20通過(guò)Modbus通訊模塊與PLC控制器18通訊連接，PLC控制器18上連接有操作按鍵22和顯示器23。
[0018]其工作原理如下:
a、尚速回路
隔離開(kāi)關(guān)、輸入真空接觸器、輸出真空接觸器，隔離開(kāi)關(guān)可以在需要時(shí)方便設(shè)備檢修，輸出真空接觸器確保了變頻器在不工作時(shí)與負(fù)載可靠分?jǐn)唷?br>[0019]b、預(yù)充電回路
輔助充電接觸器在系統(tǒng)上電時(shí)先通過(guò)兩個(gè)充電電阻對(duì)直流支撐電容進(jìn)行充電，充電完成后切換至主回路輸入接觸器。直流回路并接功率電阻，系統(tǒng)掉電后，電容上的剩余的電能可以通過(guò)此電阻進(jìn)行放電，并保證在10分鐘內(nèi)放電至安全電壓。
[0020]c、整流回路
整流器是將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波。一