經(jīng)典案例：英威騰CHA100系列四象限變頻器在煤礦下行皮帶上的應(yīng)用

一、引言
      隨著自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，四象限變頻器廣泛應(yīng)用于起重、油田、煤礦等領(lǐng)域，為此公司為了滿足煤礦特有的1140V電壓等級(jí)而開發(fā)研制了1140V四象限防爆矢量變頻器。四象限變頻器在煤礦主要用于下行皮帶運(yùn)輸機(jī)、提升機(jī)以及絞車的調(diào)速，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，四象限變頻器還有非常明顯的節(jié)能效果，是煤炭企業(yè)技術(shù)改造升級(jí)和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。
      本文主要介紹英威騰CHA100-400G-12防爆型四象限變頻器在神華集團(tuán)寧夏寧魯煤電公司任家莊煤礦下行皮帶運(yùn)輸機(jī)上的成功應(yīng)用。

二、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介
      1、帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)由防爆變頻器、液壓抱閘系統(tǒng)、集控系統(tǒng)、皮帶機(jī)、減速箱等組成，整個(gè)系統(tǒng)的組成如下圖所示：

2、系統(tǒng)負(fù)載特點(diǎn)
      皮帶機(jī)的工作原理是皮帶機(jī)通過驅(qū)動(dòng)輪轂，靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動(dòng)，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動(dòng)物體在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng)。皮帶是彈性儲(chǔ)能 材料，在皮帶機(jī)運(yùn)行和停止時(shí)都儲(chǔ)藏著大量的勢(shì)能，這就決定了皮帶機(jī)在啟動(dòng)和停車時(shí)應(yīng)該采用軟啟動(dòng)和軟停車的方式。
    下行皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)變頻器在啟動(dòng)和加速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩作用于皮帶驅(qū)動(dòng)輪轂上，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)皮帶上煤后，煤的重量沿皮帶傳輸方向上的分力也作用于皮帶驅(qū)動(dòng)輪轂上，并使驅(qū)動(dòng)力矩逐漸增大，當(dāng)此力矩大于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，此時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)輪轂拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)出于再生發(fā)電狀態(tài)，需要將再生電能通過反饋裝置反送給電網(wǎng)或者消耗在制動(dòng)電阻上，以防止母線電壓過沖，變頻器過壓。
      負(fù)載設(shè)備參數(shù)表  ：

三、控制要求
  1、皮帶在啟動(dòng)和停車時(shí)要實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車。
   2、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，尤其是在重載情況下要平穩(wěn)啟動(dòng)。
   3、變頻器要與集控系統(tǒng)、液壓抱閘系統(tǒng)配合好，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和液壓抱閘及時(shí)的開抱閘。
四、系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理
1、系統(tǒng)構(gòu)成
      (1)、變頻器選擇
      由于下行皮帶在運(yùn)行時(shí)有再生能量產(chǎn)生，電機(jī)功率較大，對(duì)系統(tǒng)的控制要求也較高，所以選擇高端的可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的INVT-CHA100-400G-12四象限運(yùn)行矢量變頻器，CHA100系列四象限變頻器既有以下技術(shù)特點(diǎn)：
      a、輸入輸出特性
      ◆輸入電壓范圍：1140V±15%
      ◆輸入頻率范圍：47～63Hz
      ◆額定輸入效率：97%以上
      ◆額定輸入功率因數(shù)：95%以上
      b、控制性能特性
      ◆控制方式：無PG矢量控制、有PG矢量控制、V/F控制
      ◆過載能力：150%額定電流 60s；180%額定電流 10s
      ◆啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無PG矢量控制：0.5Hz/150% (SVC)；有PG矢量控制：0Hz/180%
      c、功能特性
      ◆優(yōu)異的主從控制邏輯，分別支持速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的主從方式
      ◆頻率設(shè)定方式：數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、485串行通訊設(shè)定、多段速設(shè)定、模擬量跟蹤運(yùn)行、Profibus通訊給定、高速脈沖HDI 給定等
      ◆運(yùn)行方式：檢修運(yùn)行、應(yīng)急運(yùn)行、強(qiáng)迫減速運(yùn)行
      ◆運(yùn)行曲線：直線運(yùn)行、S曲線運(yùn)行
      ◆起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
      ◆啟動(dòng)、停機(jī)直流制動(dòng)
      ◆自動(dòng)電壓調(diào)整功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，能自動(dòng)保持輸出電壓恒定
      ◆提供多達(dá)30種系統(tǒng)故障保護(hù)功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護(hù)功能。
      根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的特點(diǎn)及要求，并結(jié)合我公司變頻器的特點(diǎn)，我們配置如下的變頻器，其主要參數(shù)如下：
      變頻器參數(shù)表 ：

2、系統(tǒng)控制原理
      (1)系統(tǒng)控制原理說明
           變頻器的故障輸出、變頻器停車信號(hào)、抱閘開閘反饋、皮帶保護(hù)系統(tǒng)信號(hào)等為集控系統(tǒng)的輸入信號(hào)；
           抱閘系統(tǒng)的開閘信號(hào)，變頻器整流運(yùn)行信號(hào)、逆變運(yùn)行信號(hào)為集控系統(tǒng)的輸出信號(hào)。
      (2)系統(tǒng)控制接線圖如下：