一種提升絞車的電控無功補償系統及其使用方法
2023-06-02 01:04:46
一種提升絞車的電控無功補償系統及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種提升絞車的電控無功補償系統，包括SIMATIC-TDC、編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、提升絞車伺服電機、檢測裝置、工控機和顯示器，所述的無功補償裝置內部設有電容器、電抗器和晶閘管；所述的SIMATIC-TDC分別與編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、檢測裝置和工控機相連接，無功補償裝置內部的電容器和電抗器一端與電網相連接，另一端與提升絞車伺服電機相連接，提升絞車伺服電機分別與編碼器一、編碼器二和變頻器內部的IGBT模塊相連接。與現有的技術相比，本發明的有益效果是：發明有效的實現了對提升絞車的實時控制，實現了諧波電壓的穩定、功率因數的矯正、無功補償，大大地節約了電能，適合大範圍的推廣和應用。
【專利說明】一種提升絞車的電控無功補償系統及其使用方法
[0001]
【技術領域】
本發明涉及提升絞車【技術領域】，特別涉及一種提升絞車的電控無功補償系統及其使用方法。
[0002]
【背景技術】
提升絞車作為提升設備承擔著礦井提升原煤、矸石、升降人員、下放材料及設備等任務，其運行性能的好壞與優劣不僅直接影響到礦山的正常生產和產量，而且會影響到設備和人身的安全，因此，提升絞車無論是在技術上和設備質量上都必須有足夠的安全保障，傳統提升絞車控制系統採用轉子串接電阻調速是根據轉子串接電阻值的大小，通過操作人員同時施加機械閘，利用機械制動和電機拖動的合成特性來的到要求的速度。這樣做，不僅耗電量大，閘瓦磨損快，而且操作人員工作非常緊張，安全性、可靠性差。變頻調速是通過改變電機定子電源頻率的方法，無需制動閘的參與就可獲的所需的速度。電機的功率與電源的頻率成正比，改變電源頻率既實現了調速又節約了電能。
[0003]
【發明內容】
本發明的目的在於提供一種提升絞車的電控無功補償系統及其使用方法。
[0004]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案實現:
一種提升絞車的電控無功補償系統，包括SIMATIC-TDC、編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、提升絞車伺服電機、檢測裝置、工控機和顯示器，所述的無功補償裝置內部設有電容器、電抗器和晶閘管；所述的SIMATIC-TDC分別與編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、檢測裝置和工控機相連接，無功補償裝置內部的電容器和電抗器一端與電網相連接，另一端與提升絞車伺服電機相連接，提升絞車伺服電機分別與編碼器一、編碼器二和變頻器內部的IGBT模塊相連接。
[0005]所述的電容器為三個電容三角接結構。
[0006]所述的電抗器為乾式鐵芯濾波電抗器。
[0007]一種提升絞車的電控無功補償系統的使用方法，按以下步驟完成:
(O首先進行開車前的準備，然後啟動提升絞車；
(2)當司機在操作臺對提升絞車進行實體操作時，電容器、電抗器和晶閘管對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行感性調節，同時變頻器內部的IGBT模塊對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行調節，並通過SIMATIC-TDC計算出功率因數、無功功率以及電壓有效值，形成觸發脈衝觸發無功補償各部分，實現對提升絞車的電控無功補償；
(3)編碼器一和編碼器二輸出的數字脈衝與提升絞車伺服電機的轉速成正比，編碼器一用於提升絞車速度和行程的顯示，編碼器二用於速度保護，兩個編碼器相互監測，如果一個失效，將切換到另一個進行提升絞車速度和行程的顯示和速度保護；
(4)當提升絞車因發生故障在中途停車，工控機和顯示器上有相應的故障信息顯示，排除故障後允許司機選擇方向開車；同時通過檢測裝置、工控機和顯示器可監視頻率指令、輸出頻率、輸出電流、電動機轉速、輸出電壓指令、主迴路直流電壓、輸出功率、力矩指令、輸入端子的狀態、運行狀態和軟體編號； (5)當提升絞車伺服電機所傳動的位能負載下放時，提升絞車伺服電機將處於再生發電制動狀態；或當提升絞車伺服電機從高速到低速減速、停車時，提升絞車伺服電機也處於再生發電狀態，通過控制直流母線電壓，採用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動，提高了系統的效率；
(6)當停電時，SIMATIC-TDC保證提升絞車能實現二級制動，並作好提升絞車的後備保護，避免機械衝擊力，活捲筒和死捲筒的制動機構能單獨作用；
(7)一次提升過程結束，下次提升重複之前的步驟。
[0008]與現有的技術相比，本發明的有益效果是:
本發明具有結構簡單、安裝簡便、操作方便、科學實用、運算速度快、處理數據量大等特點，在最小頻率時輸出最大轉矩，獲得良好的低頻特性、穩定的低速爬行和平滑的調速性能，最大限度的減少了慣性帶來的電氣和機械衝擊，使系統在整個過程中平穩運行，同時IGBT模塊大大降低了提升絞車伺服電機發出的噪聲，本發明有效的實現了對提升絞車的實時控制，實現了諧波電壓的穩定、功率因數的矯正、無功補償，大大地節約了電能，適合大範圍的推廣和應用。
[0009]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1是本發明的結構框圖。
[0010]
【具體實施方式】
下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進一步說明:
如圖1所示，本發明一種提升絞車的電控無功補償系統，包括SIMATIC-TDC、編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、提升絞車伺服電機、檢測裝置、工控機和顯示器，所述的無功補償裝置內部設有電容器、電抗器和晶閘管；所述的SIMATIC-TDC分別與編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、檢測裝置和工控機相連接，無功補償裝置內部的電容器和電抗器一端與電網相連接，另一端與提升絞車伺服電機相連接，提升絞車伺服電機分別與編碼器一、編碼器二和變頻器內部的IGBT模塊相連接，所述的電容器為三個電容三角接結構，所述的電抗器為乾式鐵芯濾波電抗器。
[0011]本發明的使用方法，按以下步驟完成:
(1)首先進行開車前的準備，然後啟動提升絞車；
(2)當司機在操作臺對提升絞車進行實體操作時，電容器、電抗器和晶閘管對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行感性調節，同時變頻器內部的IGBT模塊對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行調節，並通過SIMATIC-TDC計算出功率因數、無功功率以及電壓有效值，實現對提升絞車的電控無功補償；
(3)編碼器一和編碼器二輸出的數字脈衝與提升絞車伺服電機的轉速成正比，編碼器一用於提升絞車速度和行程的顯示，編碼器二用於速度保護，兩個編碼器相互監測，如果一個失效，將切換到另一個進行提升絞車速度和行程的顯示和速度保護；
(4)當提升絞車因發生故障在中途停車，工控機和顯示器上有相應的故障信息顯示，排除故障後允許司機選擇方向開車；同時通過檢測裝置、工控機和顯示器可監視頻率指令、輸出頻率、輸出電流、電動機轉速、輸出電壓指令、主迴路直流電壓、輸出功率、力矩指令、輸入端子的狀態、運行狀態和軟體編號；
(5)當提升絞車伺服電機所傳動的位能負載下放時，提升絞車伺服電機將處於再生發電制動狀態；或當提升絞車伺服電機從高速到低速減速、停車時，提升絞車伺服電機也處於再生發電狀態，通過控制直流母線電壓，採用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動，提高了系統的效率；
(6)當停電時，SIMATIC-TDC保證提升絞車能實現二級制動，並作好提升絞車的後備保護，避免機械衝擊力，活捲筒和死捲筒的制動機構能單獨作用；
(7)一次提升過程結束，下次提升重複之前的步驟。
[0012]普通變頻器雖然可以輸出較低的頻率，但輸出力矩小，特性較軟，應用於提升位能負載時，起動瞬間總要溜車，採用本發明，實時監測提升絞車伺服電機上的負載，應用直接控制技術，實現閉環調節，改善低頻特性，達到了在整個運行過程都能輸出滿足負載要求，完全避免了重載溜車現象。
【權利要求】
1.一種提升絞車的電控無功補償系統，其特徵在於，包括SIMATIC-TDC、編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、提升絞車伺服電機、檢測裝置、工控機和顯示器，所述的無功補償裝置內部設有電容器、電抗器和晶閘管；所述的SIMATIC-TDC分別與編碼器一、編碼器二、變頻器、無功補償裝置、檢測裝置和工控機相連接，無功補償裝置內部的電容器和電抗器一端與電網相連接，另一端與提升絞車伺服電機相連接，提升絞車伺服電機分別與編碼器一、編碼器二和變頻器內部的IGBT模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的一種提升絞車的電控無功補償系統，其特徵在於，所述的電容器為三個電容三角接結構。
3.根據權利要求1所述的一種提升絞車的電控無功補償系統，其特徵在於，所述的電抗器為乾式鐵芯濾波電抗器。
4.根據權利要求1所述的一種提升絞車的電控無功補償系統的使用方法，其特徵在於，按以下步驟完成: (O首先進行開車前的準備，然後啟動提升絞車； (2)當司機在操作臺對提升絞車進行實體操作時，電容器、電抗器和晶閘管對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行感性調節，同時變頻器內部的IGBT模塊對提升絞車伺服電機的諧波電壓進行調節，並通過SIMATIC-TDC計算出功率因數、無功功率以及電壓有效值，形成觸發脈衝觸發無功補償各部分，實現對提升絞車的電控無功補償； (3)編碼器一和編碼器二輸出的數字脈衝與提升絞車伺服電機的轉速成正比，編碼器一用於提升絞車速度和行程的顯示，編碼器二用於速度保護，兩個編碼器相互監測，如果一個失效，將切換到另一個進行提升絞車速度和行程的顯示和速度保護； (4)當提升絞車因發生故障在中途停車，工控機和顯示器上有相應的故障信息顯示，排除故障後允許司機選擇方向開車；同時通過檢測裝置、工控機和顯示器可監視頻率指令、輸出頻率、輸出電流、電動機轉速、輸出電壓指令、主迴路直流電壓、輸出功率、力矩指令、輸入端子的狀態、運行狀態和軟體編號； (5)當提升絞車伺服電機所傳動的位能負載下放時，提升絞車伺服電機將處於再生發電制動狀態；或當提升絞車伺服電機從高速到低速減速、停車時，提升絞車伺服電機也處於再生發電狀態，通過控制直流母線電壓，採用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動，提高了系統的效率； (6)當停電時，SIMATIC-TDC保證提升絞車能實現二級制動，並作好提升絞車的後備保護，避免機械衝擊力，活捲筒和死捲筒的制動機構能單獨作用； (7)一次提升過程結束，下次提升重複之前的步驟。
【文檔編號】H02J3/18GK104201688SQ201410289848
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】王旭, 鄭奇, 王忠奇 申請人:瀋陽華端電氣自動化控制技術有限公司