CN102085986A - 提升机交流双控高压矩阵变频电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提升机电控系统。一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜（A），高压矩阵变频器柜（B）以及操作台（E），所述高压矩阵变频器柜内包括一个变压器柜，两个功率柜，以及一个切换柜和一个控制柜，所述高压真空开关柜经所述变压器柜给功率柜和功率柜提供三相电源，所述控制柜内安装有两套PWM控制系统，分别控制连接功率柜和功率柜，所述切换柜也控制连接功率柜和功率柜，所述操作台（E）和切换柜控制连接，两个功率柜的功率输出端分别通过切换柜连接电动机。采用真空接触器控制变频频率转换，由性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换，为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一种可靠的控制设备。

Description

提升机交流双控高压矩阵变频电控系统

技术领域

本发明涉及一种提升机电控系统，特别是涉及一种矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统。

背景技术

目前，中国和世界其他产煤国家的矿山矿井提升机电控系统大多采用独立的控制方法，特别是近几年发展采用PLC技术的程序在使用与维护中存在一定的技术难度，造成对电控系统故障的分析和处理困难，进而对矿业的正常生产和安全生产造成一定的影响。

随着全球节能降耗的要求，变频技术在各行业得到广泛应用，特别是高压变频器在矿井提升机上得到广泛应用。采用大功率单元串联的叠波技术生产的变频高压由多独立电源级联，多电平变频高压，将多个单相全桥单元叠加起来，实现多电平叠加输出。

特别是三相IGBT全控桥同步整流为直流环节电容器充电，由电容器上的电压提供IGBT组成单相H形桥式逆变电路，见图1普通高压变频器功率单元原理图，由于电容器自身问题，很难保证变频器的长期工作，特别是高压大功率负荷下的稳定性和可靠性需要采用旁路方式补助。所以，此类高压变频器应用在矿井提升机电控系统中存在着非常大的不安全因素。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统。采用真空接触器控制变频频率转换，由性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换，为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一种可靠的控制设备。

本发明所采用的技术方案：

一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜（A），高压矩阵变频器柜（B）以及操作台（E），所述高压矩阵变频器柜（B）内包括一个变压器柜，两个功率柜（1、2），以及一个切换柜（3）和一个控制柜（4），所述高压真空开关柜（A）经所述变压器柜给功率柜（1）和功率柜（2）提供三相电源，所述控制柜（4）内安装有两套PWM控制系统，分别控制连接功率柜（1）和功率柜（2），所述切换柜（3）也控制连接功率柜（1）和功率柜（2），所述操作台（E）和切换柜（3）控制连接，两个功率柜（1、2）的功率输出端分别通过切换柜（3）连接电动机。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压电源经高压真空开关柜（A）接入变压器柜，所述变压器柜内设有n个二次边线圈分别输出三相电压电流连接两组并联的矩阵功率单元AFR，所述每组的n个矩阵功率单元AFR分别连接各自的控制单元，每组的n个矩阵功率单元AFR串连并连后分别通过高压真空接触器（ZJ1和ZJ2）连接构成行母线输出端（N1和N2），再连接功率控制转换开关（HK），所述控制单元依据输出的电压确定矩阵功率单元AFR的终端输出U1、V1、W1接到一个高压真空接触器（ZJ3）的进线上，U2、V2、W2接到另一台高压真空接触器（ZJ4）的进线上；所述两个高压真空接触器受控连接功率控制转换开关（HK），两个高压真空接触器（ZJ3、ZJ4）的出线端连接矿井提升机的主电动机，所述n为自然数。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括PLC控制柜（D），低压电源柜（C），所述低压电源柜（C）为操作台（E）和PLC控制柜（D）提供工作电源。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，PLC控制柜（D）含有两个主控系统，所述两个主控系统的电源分别通过一个断路器（QM1、QM2）引入并连接到PLC的电源端子L、N上，第一个主控系统的PLC主机的COM、DI0、DI1、DI3连接在提升机主轴上的编码器；第二个主控系统的PLC主机的OCOM、ODI0、ODI1、ODI3端连接到提升机上主轴的编码器上。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，含有中继控制转换电路，所述中继控制转换电路根据控制系统的需要设置J1—JN个中间继电器，每只中间继电器有4对常开常闭触点，两个主控系统的PLC主机的DI5—DIN个端子和D00—D0N个端子依据扩展单元而确定的端子与中继控制转换电路中的中间继电器连接，所述中间继电器与两个主控系统通过转换开关（HK）在提升机故障时互相转换，其中N为自然数。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压真空开关柜（A）采用TGZG-400型高压真空开关柜，高压矩阵变频器采用日本安川节能型内置能量反馈高压矩阵变频器。

所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，操作台（E）面板设有功能转换开关，操作按钮，主令控制手把，以及一全数字式深度指示器，稳压电源和中继继电器；操作台内装工业控制机和视频分配系统，所述中继继电器与第一主控系统和第二主控系统互相连接。

本发明的有益积极效果：

1、本发明矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，结构简单，技术先进，容易安装，占地面积小，操作转换简便，一旦运行中出现故障，另一套即可投入运行。采用日本安川超节能内置能量反馈高压矩阵变频器，供电用TGZG-400高压双回路真空开关柜，由性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换，为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一种可靠的控制设备。

2、本发明矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，采用真空接触器控制变频频率转换，没有电容器充放电引起的高次谐波，具备双向电流运行的特性，特别在提升机减速时可以将电机侧的能量反馈给电源侧，达到高效节能的作用。

附图说明

图1为普通高压变频器功率单元原理图；

图2为本发明矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统构成图；

图3为本发明双功率高压矩阵变频器系统构成图；

图4为本发明双功率高压矩阵变频器工作转换电路；

图5为本发明双控制中继转换控制系统图；

图6为本发明主控PLC主机示意图；

图7为本发明备用主控PLC主机示意图。

具体实施方式

实施例一：参见图2～图7，本发明矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统见图2，TGZG-400高压真空开关柜A，它具备提升机电控系统的保护要求，符合煤矿安全规程中规定的双电源进线。开关柜提供给高压矩阵变频器B三相电源，经变压器柜提供给矩阵功率柜1和矩阵功率柜2，两套PWM控制系统装进一台控制柜内，便于双控功率转换，见图3，功率输出通过切换柜连接电动机。见图4，三相6kv或10kv高压电源经真空开关柜进入矩阵变频变压器柜TI，根据所需电压要求，n个二次边线圈分别输出三相电压电流连接矩阵功率单元AFR，由n个矩阵功率单元AFR串连并连后由ZJ1和ZJ2高压真空接触器连接1、2、3、4、5、6行母线输出端构成N1和N2，HK是功率控制转换开关，控制单元UF1和控制单元UF2在一台控制柜内。依据输出的电压确定矩阵功率单元AFR的终端输出U1、V1、W1接到高压真空接触器ZJ3的进线上，U2、V2、W2接到另一台高压真空接触器ZJ4的进线上。高压真空接触器ZJ3的出线端D1接到高压真空接触器DD1上，D2接到DD2上，D3接到DD3上。DD1、DD2、DD3连接矿井提升机的主电动机。提升机工作时需确定高压矩阵变频器和控制系统的工作位置，确定UF1工作时，转换开关HK选择UF1工作。中继板J1--JN中间继电器本身就已接通UF1的控制系统，见图5，如果UF1控制系统或者变频器出线故障可将HK选择至UF2控制系统，此时，中继板的中间继电器动作吸合，切断UF1控制系统及操作系统的控制，与UF2构成一套完整的电控系统，UF1可退出检修。图6主控系统1由电源C引入PLC1、PLC2电源连接到断路器QM1的上端，出线端接到PLC的电源端子L、N上，A—B是通讯端子，+24是PLC主机内部电源输出，COM、DI0、DI1、DI3连接在提升机主轴上的编码器，DI5—DIN个端子和D00—D0N个端子依据扩展单元而确定的端子控制系统的中继继电器与其连接。图7主控系统2，PLC11和PLC12上的电源是从PLC1、PLC2分解出来的，连接到断路器QM2上端出线端接到电源端子OL、ON上、OA—OB为通讯端子，需要时利用，0+24是PLC1内部电源，OCOM、ODI0、ODI1、ODI3端连接到提升机上主轴的编码器上。其它端子包括扩展端子通过中继继电器转换。主控台的主控1号柜、面板装有制动电压表V、闸电流表A、测速电压表Z、制动油压表P及相关信号灯。柜后开门，图6主控PLC主机和扩展单元，接口电路等控制元件组装在柜内。主控台的主控2号柜，面板装有高压电压表V、高压电流表A、变频电流表A、润滑油压表P及信号灯。柜后开门，图7主控2主机PLC和扩展单元，一体化电流和控制继电器等装于柜内。

实施例二：参见图2，本实施例提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜A，高压矩阵变频器柜B以及操作台E，所述高压矩阵变频器柜B内包括一个变压器柜，两个功率柜1、2，以及一个切换柜3和一个控制柜4，所述高压真空开关柜A经所述变压器柜给功率柜1和功率柜2，提供三相电源，所述控制柜4内安装有两套PWM控制系统，分别控制连接功率柜1和功率柜2，切换柜3和功率柜1、功率柜2控制连接，操作台E和切换柜3控制连接，两个功率柜的功率输出端分别通过切换柜3连接电动机。

实施例三：参见图2～图4，本实施例提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压电源经高压真空开关柜A接入变压器柜，所述变压器柜根据所需电压要求，设有n个二次边线圈分别输出三相电压电流连接两组并联的矩阵功率单元AFR，所述每组的n个矩阵功率单元AFR分别连接各自的控制单元，每组的n个矩阵功率单元AFR串连并连后分别通过高压真空接触器ZJ1和ZJ2连接构成行母线输出端N1和N2，再连接功率控制转换开关HK，所述控制单元依据输出的电压确定矩阵功率单元AFR的终端输出U1、V1、W1接到一个高压真空接触器ZJ3的进线上，U2、V2、W2接到另一台高压真空接触器ZJ4的进线上；所述两个高压真空接触器受控连接功率控制转换开关HK，两个高压真空接触器ZJ3、ZJ4的出线端连接矿井提升机的主电动机。两个控制单元UF1和控制单元UF2安装在一台控制柜内。所述n为自然数。

实施例四：参见图2～图7，本实施例提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，含有PLC控制柜D，低压电源柜C，所述低压电源柜C为操作台E和PLC控制柜D提供工作电源。PLC控制柜D含有两个主控系统，所述两个主控系统的电源分别通过一个断路器QM1、QM2引入并连接到PLC的电源端子L、N上，第一个主控系统的PLC主机的COM、DI0、DI1、DI3连接在提升机主轴上的编码器；第二个主控系统的PLC主机的OCOM、ODI0、ODI1、ODI3端连接到提升机上主轴的编码器上。

实施例五：参见图2～图7，本实施例提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，含有中继控制转换电路，所述中继控制转换电路根据控制系统的需要设置J1—JN个中间继电器，每只中间继电器有4对常开常闭触点，两个主控系统的PLC主机的DI5—DIN个端子和D00—D0N个端子依据扩展单元而确定的端子与中继控制转换电路中的中间继电器连接，所述中间继电器与两个主控系统通过转换开关HK在提升机故障时互相转换，其中N为自然数。

本发明提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压真空开关柜A采用TGZG-400型高压真空开关柜，高压矩阵变频器采用日本安川节能型内置能量反馈高压矩阵变频器。操作台E面板设有功能转换开关，操作按钮，主令控制手把以及一全数字式深度指示器，稳压电源和中继继电器；操作台内装工业控制机和视频分配系统，所述中继继电器与第一主控系统和第二主控系统互相连接。

Claims (7)

1.一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜（A），高压矩阵变频器柜（B）以及操作台（E），其特征是：所述高压矩阵变频器柜（B）内包括一个变压器柜，两个功率柜（1、2），以及一个切换柜（3）和一个控制柜（4），所述高压真空开关柜（A）经所述变压器柜给功率柜（1）和功率柜（2）提供三相电源，所述控制柜（4）内安装有两套PWM控制系统，分别控制连接功率柜（1）和功率柜（2），所述切换柜（3）也控制连接功率柜（1）和功率柜（2），所述操作台（E）和切换柜（3）控制连接，两个功率柜（1、2）的功率输出端分别通过切换柜（3）连接电动机。

2.根据权利要求1所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：高压电源经高压真空开关柜（A）接入变压器柜，所述变压器柜内设有n个二次边线圈分别输出三相电压电流连接两组并联的矩阵功率单元AFR，所述每组的n个矩阵功率单元AFR分别连接各自的控制单元，每组的n个矩阵功率单元AFR串连并连后分别通过高压真空接触器（ZJ1和ZJ2）连接构成行母线输出端（N1和N2），再连接功率控制转换开关（HK），所述控制单元依据输出的电压确定矩阵功率单元AFR的终端输出U1、V1、W1接到一个高压真空接触器（ZJ3）的进线上，U2、V2、W2接到另一台高压真空接触器（ZJ4）的进线上；所述两个高压真空接触器受控连接功率控制转换开关（HK），两个高压真空接触器（ZJ3、ZJ4）的出线端连接矿井提升机的主电动机，所述n为自然数。

3.根据权利要求1或2所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：包括PLC控制柜（D），低压电源柜（C），所述低压电源柜（C）为操作台（E）和PLC控制柜（D）提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：PLC控制柜（D）含有两个主控系统，所述两个主控系统的电源分别通过一个断路器（QM1、QM2）引入并连接到PLC的电源端子L、N上，第一个主控系统的PLC主机的COM、DI0、DI1、DI3连接在提升机主轴上的编码器；第二个主控系统的PLC主机的OCOM、ODI0、ODI1、ODI3端连接到提升机上主轴的编码器上。

5.根据权利要求4所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：含有中继控制转换电路，所述中继控制转换电路根据控制系统的需要设置J1—JN个中间继电器，每只中间继电器有4对常开常闭触点，两个主控系统的PLC主机的DI5—DIN个端子和D00—D0N个端子依据扩展单元而确定的端子与中继控制转换电路中的中间继电器连接，所述中间继电器与两个主控系统通过转换开关（HK）在提升机故障时互相转换，其中N为自然数。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：高压真空开关柜（A）采用TGZG-400型高压真空开关柜，高压矩阵变频器采用日本安川节能型内置能量反馈高压矩阵变频器。

7.根据权利要求6所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，其特征是：操作台（E）面板设有功能转换开关，操作按钮，主令控制手把，以及一全数字式深度指示器，稳压电源和中继继电器；操作台内装工业控制机和视频分配系统，所述中继继电器与第一主控系统和第二主控系统互相连接。

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