KXBT型变频调速装置的原理及在采煤机中的应用.pdf

第15卷第9期 2006年9月 中 国 矿 业 CHINA MININGMAGAZINE Vol. 15 , No. 9 September 2006 KXBT型变频调速装置的原理及在采煤机中的应用 李新平 孙红波 山东科技大学 青岛266510 摘 要介绍了KXBT型变频调速装置的结构、设计原理与实现方法,阐述了它有别于原有变频调 速装置的优点,其调速范围广、体积小、故障少、便于采煤机的系列设计。并介绍了变频调速装置的故 障保护和故障显示。 关键词变频调速 变频器 故障显示 中图分类号 TD421 文献标识码 B 文章编号 1004 - 4051 2006 09 - 0075 - 03 PRINCIPLE OF KXBT ALTERNATING FREQUENCY AND SPEED2ADJUSTINGDEVICE AND APPLICATION USED IN SHEARER Li Xinping Sun Hongbo Shandong Science 变频器组安装在变频器腔内,其主要发 热元件直接固定在铝合金底板上,每台变频器分别 由两个压杆压紧在冷却立板上,运行过程中产生的 热量,大部分由铝合金底板传到立板,通过水冷立 板以散发热量。 212 工作原理 交流变频调速系统的电气系统原理如图1 所示。该系统主要由机外牵引变压器、交流接触 器、变频器核心电路、变频器外围电路、行走电动 机等组成。放置在工作面顺槽处的1140V/ 380V变 压器,为VV1和VV2两台变频器提供电源,两台 变频器的输出各带一台40kW的牵引电动机,作为 采煤机行走部的动力。 1变频器核心电路 变频器核心电路,主要由主回路、主控板、驱 中 国 矿 业第15卷 动板、显示和控制盘、电源板、控制变压器及风扇组成。 图1 电气系统原理图 主回路如图2所示,两变频器均为交直交、 变压器型变频器。来自牵引变压器的380V、50Hz 三相交流电源,经真空接触器MC送入变频器输 入端R、S、T ,然后经快熔、三相交流接触器、 电流互感器、三相交流电抗器,由变频器输入侧整 流二极管组成的桥式整流电路整流,向滤波电容充 电;为限制起始充电电流,这部分电路工作顺序 为首先交流接触器不吸合,三相电源由R、S、 T整流后与接触器主触点并联的限流电阻,向滤波 电容充电,以限制起始电流,当充电电流小到一定 值、直流回路建立足够电压时,三相交流接触器吸 合,将限流电阻短接,此时电路建立起稳定的直流 电压。然后再经过输出侧IGBT组成的逆变电路, 将直流电逆变成变频变压的交流电即VVVF电 源 , 用此电源拖动牵引电动机,即可调速。IGBT 工作于开关状态,其导通与关断由驱动信号来控 制。驱动信号由主控板形成,经驱动板放大后加到 IGBT的门极,控制IGBT的导通和关断。 主控板即微机板,它是变频器的心脏,各种 信息的处理、控制以及指令的发送,都是由它来完 成。IGBT的驱动信号也是由它产生。 驱动板主要用于放大由主控板产生的驱动信 号,同时预处理电流、电压及温度等变频器的工况 信息。 显示和控制盘变频器显示含有控制盘上数码 管及发光二极管两部分。数码管正常时显示输出频 率,也可选择显示输出电流等运行参数,故障时显 示故障信息。控制盘上有很多按键,主要用于变频 器运行参数设定以及对变频器实施近控操作调 试。 风扇变频器顶部装有两个冷却风扇,增强变 频器运行产生的热量经外壳水冷却的效果。 2变频器外围电路 变频器外围电路包含为完成变频器远控操作而 设置的控制及保护电路,主要有交流接触器MC、 控制变压器T2、变频器控制盒CB1、显示器 XSM1、控制开关组、近控操作旋钮和按钮组等组 成。其中,显示器XSM1为本变频器专用件,由 发光二极管组成,主要显示变频器外围电路的运行 状况。发光二极管共有五个,分别为“12V”绿 色 12V电源正常显示;“牵引漏电”红色 牵引漏电保护显示;“电压异常”红色 输入电 源电压异常显示;“牵引漏电闭锁”红色 牵引 部分漏电而闭锁显示;“右截割漏电闭锁”红色 右截割回路部分漏电而闭锁显示。 3 装置的保护功能 67 第9期李新平等 KXBT型变频调速装置的原理及在采煤机中的应用 图2 变频器原理与内部接线图 1变频器的供电电压波动范围,允许为额 定电压380V的85 ～110 ,在此范围能工 作,低于此值后,欠电压保护动作,高于上限,过 电压保护动作。 2在10～50Hz ,呈恒转矩特性,达到最大 转矩后,速度自动下降,最大转矩值在额定转矩的 7 范围内,在50～8314Hz ,呈恒功率特性。 3当变频器从50Hz减速停车时,能在3秒 内停止。 4在额定负载及冷却水额定流量下,变频器 出风口、近风口及隔爆空腔各处的温度不大于 60℃,当变频器散热板温度90℃ 时,热接点动作, 过热保护,停止变频器运行。 5变频器漏电闭锁保护, 710kΩ 动作容 差范围 20 ;漏电保护, 315kΩ容差范围 20 动作。 6主回路真空开关分断过电压吸收保护,在 主回路真空接触器的二次侧,接入适当匹配参数的 过电压吸收装置,吸收电动机分段时的瞬间高压。 4 变频器的故障保护与显示 当变频器发生故障或出现异常时,控制盘的 LED将显示故障或警告内容,如果出现故障,故 障保护节点动作,电动机滑行停止,如果发现轻故 障或不适当的参数设定, LED给出警告提示。 电流故障Over current 过电流 变频器输 出侧发生接地短路,接地如电动机烧毁、绝缘劣 化、电缆破损引起的接触、接地等或负载过大, 加速时间太短等原因,都会引起此电流故障,即变 频器的输出电流超过了电流检出值。 电压故障Over voltage 主回路过电压 减 速时间太短,从电动机再生的能量太大或电源电压 太高,都会导致该故障。 DC BusUndervolt 主回路低电压 输入电 源发生了欠相或发生了瞬时停电,或者输入电源的 接地端子松动或输入电源的电压变动太大,导致该 故障。 温度故障Heatsink Over tmp 散热片过热 散热片过热时,变频器散热片的温度超过了L8202 的设定值或105℃,变频器内部冷却风扇停止。导 致该故障的原因,可能是变频器的冷却风扇停止了 或散热不好。 MC Answerback 防止浪涌电阻过热 直流 主回路MC的动作不良, MC励磁线圈损坏。 5 结语 KXBT型变频调速装置采用PWM变频调速技 术,与以PLC为核心控制的电控系统结合使用, 大大提高了采煤机系统状况的监测和故障自诊断能 力,使采煤机控制、操作可靠方便,行走实现无级 调速。由于采用独立的箱体结构,便于采煤机维 修,并且大大提高了采煤机的系列化设计。 参考文献 〔1〕 程居山.矿山机械[M].中国矿业大学出版社, 2004 4 . 〔2〕 伊维彬,李广树. MG400/ 920WD电牵引采煤机变频调速系 统[J ].煤炭科学技术, 2002 , 21 8 . 〔3〕 惠万里,孙国启.现场总线控制的变频器在采煤机中的应用 [J ].煤炭科学技术, 2005 , 33 5 . 77