CN102624301A - 浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法，装置包括整流电路、滤波电路、逆变电路、控制电路、传感器及电量分析仪和人机界面；所述的整流电路通过滤波电路与逆变电路连接；永磁电机M与逆变电路连接；控制电路通过传感器与永磁电机M连接；控制电路还与逆变电路及人机界面连接；电量分析仪与整流电路连接。控制方法其步骤包括：设定转速、位置信号检测、电流信号检测处理和调节转速及故障报警和处理。本发明优点是：控制浮选机永磁直驱电机在转速范围内任意调节，方便用户根据实际情况设定最优浮选转速；设备在无料轻载工况下，通过调节输出电流可达到用电最省的经济转速，具有显著的节能效果。

Description

浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法

 

技术领域

本发明涉及浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法，属于选矿设备的电力电子控制技术领域。

背景技术

现有技术的浮选机采用的浮选驱动设备为交流异步电机，且电动机通过皮带轮减速系统带动搅拌轴进行浮选作业。通常每次转速的整定都需要拆装皮带轮进行匹配调节，现场调试工作十分不便；还有一种不使用皮带轮减速系统带动搅拌轴进行浮选的装置，但缺乏变频调速控制技术。总之，现有技术的浮选机存在缺点：其一、异步电机通过皮带轮驱动搅拌轴，很难根据不同矿浆性质随时快速现场调整搅拌轴速度，提高选别指标，而直接驱动搅拌轴的现有技术没有有效控制的装置和方法的技术方案；其二、由于上述缺点，使现有技术的浮选机在无料轻载工况下，难于通过调节输出电流达到最省的经济转速，实现节能的功能。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的缺点，提供一种浮选机变频调速控制装置及变频调速控制方法，它具有变频调速的功能，控制永磁电机直驱浮选机在转速范围内任意调节转速，方便用户根据实际情况设定最优浮选转速；设备在无料轻载工况下，通过调节输出电流可达到用电最省的经济转速，实现节能的目的。

本发明的浮选机变频调速控制装置技术方案是：它包括整流电路、滤波电路、逆变电路、控制电路、传感器及电量分析仪和人机界面；所述的整流电路通过滤波电路与逆变电路连接；永磁电机M与逆变电路连接；控制电路通过传感器与永磁电机M连接；控制电路还与逆变电路及人机界面连接；电量分析仪与整流电路连接。

进一步的技术方案是：

所述的浮选机变频调速控制装置，其整流电路由二极管桥式电路构成，该二极管桥式电路由三相380V交流电源供电，并对三相交流电源进行全波整流。

所述的浮选机变频调速控制装置，其滤波电路为LC滤波电路，该滤波电路将整流电路输出的脉动直流电变为平稳直流电。

所述的浮选机变频调速控制装置，其逆变电路由6个IGB模块构成，将来自滤波电路的输出平稳直流电变换成所希望的一定频率的方波电压，从而对永磁电机M进行控制。

所述的浮选机变频调速控制装置，其传感器包括检测电流的电流传感器和检测永磁电机M转动位置的位置传感器。

所述的浮选机变频调速控制装置，其电量分析仪具有显示屏，该显示屏所显示的参数包括三相输入电压、电流、功率因素及有功电度电量参数。 

所述的浮选机变频调速控制装置，其人机界面为操作和显示装置，用于设定和显示永磁电机M的运行参数，包括转速及故障状态信息。

所述的浮选机变频调速控制装置，其控制电路包括信号调理电路、模数转换器ADC、可编程逻辑器件FPGA、MCU处理器、驱动电路、RS485通信接口以及存储器EEPROM和存储器RAM48。

用本发明的浮选机变频调速控制装置进行变频调速控制方法，包括下述步骤：

A、设定转速：由人机界面设定永磁电机M转速，通过RS485通信接口传送给MCU处理器；

B、位置信号检测：位置传感器将信号输入到MCU处理器作为相位导通的位置反馈信号，同时MCU处理器计算出永磁电机M转速；

C、电流信号检测处理：永磁电机M电流通过霍尔电流传感器检测，经过信号调理电路传给模数转换器ADC，ADC输出经可编程逻辑器件FPGA处理后传给MCU处理器处理；

D、调节转速：MCU处理器根据设定的速度和计算的电机转速信号进行速度PI调节；MCU处理器根据速度PI调节结果和反馈的电流信号进行电流PI调节，然后产生一系列占空比变化的PWM 脉冲信号；该PWM 脉冲信号同反馈的位置信号一起传给FPGA综合产生“三相六拍-120°方波型的相位导通信号，相位导通信号控制驱动电路产生驱动信号直接驱动主回路6个IGBT，控制IGBT的导通和关断时间，实现对永磁电机M转速的调节；

E、故障报警和处理：当产生故障，MCU处理器封锁PWM 输出，发出报警信号，通过RS485通信接口传送给人机界面显示；存储器EEPROM存储永磁电机M的转速、故障状态信息，存储器RAM存储各种中间变量值。

本发明具有如下优点：

本发明变频调速控制装置具有优异的调速、启动、高效率、高功率因数、良好的节电效果，使用变频调速永磁电机的直驱传动系统可以完全取代现有技术；使用永磁电机直接连接搅拌轴可省去皮带轮减速系统；采用变频调速装置控制永磁电机后，转速的整定可以轻松完成，一方面可以节省能源，另一方面浮选机根据用户的不同矿浆性质现场调整搅拌轴速度，这样就给选厂改进浮选工艺、提高选别指标提供了有力的平台。使用浮选机变频调速控制装置，具有很好的经济效益。

附图说明

图1是本发明装置结构框图；  

图2是本发明装置控制电路结构框图。

具体实施方式

 结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：

实施例1：

如图1、2所示，是浮选机变频调速控制装置的一个实施例，它有整流电路1、滤波电路2、逆变电路3、控制电路4、传感器5及电量分析仪6和人机界面7；所述的整流电路1通过滤波电路2与逆变电路3连接；永磁电机M与逆变电路3连接；控制电路4通过传感器5与永磁电机M连接；控制电路4还与逆变电路3及人机界面7连接；电量分析仪6与整流电路1连接。所述的整流电路1由二极管桥式电路构成，该二极管桥式电路由三相380V交流电源供电，并对三相交流电源进行全波整流。滤波电路2为LC滤波电路，该滤波电路将整流电路1输出的脉动直流电变为平稳直流电。逆变电路3由6个IGB模块构成，将来自滤波电路2的输出平稳直流电变换成所希望的一定频率的方波电压，从而对永磁电机M进行控制。传感器5包括检测电流的电流传感器5.1和检测永磁电机M转动位置的位置传感器5.2。电量分析仪6具有显示屏，该显示屏所显示的参数包括三相输入电压、电流、功率因素及有功电度电量参数。 人机界面7为操作和显示装置，用于设定和显示永磁电机M的运行参数，包括转速及故障状态信息。控制电路4包括信号调理电路4.1、模数转换器ADC4.2、可编程逻辑器件FPGA4.3、MCU处理器4.4、驱动电路4.5、RS485通信接口4.6以及存储器EEPROM4.7和存储器RAM484.8。

实施例2：

为了解决和完善电磁干扰和防尘问题，本发明变频调速控制装置在上述实施例1的基础上还作出了进一步的改进：

1、装置模拟信号用共模抑制比高的放大器处理，使用低通滤波电路进行滤波；装置的开关量信号采用光电耦合隔离措施，同时使用低通滤波电路进行滤波。

2、为使装置免受浪涌的侵袭，在电源输入端并接浪涌吸收器－瞬态电压抑制器，同时电源线采用高品质的无源滤波器，最大限度的将干扰信号阻隔在装置的外部。

3、装置的信号传输电缆选用屏蔽的双绞线，并将屏蔽层单端接地，同时信号线要单独敷设；电源传输电缆也应选用屏蔽线；RS485通信电缆应选用屏蔽的双绞线，并将屏蔽层单端接地。

4、装置的柜体采用优质钢板整体折弯而成，柜体四周安装密封条，能保证装置整体的导电连续性和密封性，具有良好的电磁屏蔽性能。对外接线通过圆形电连接器引出，并用电磁密封衬垫密封。风扇口安装隔尘棉网。电量分析仪和触摸屏安装在柜门上，并用电磁密封衬垫密封。

5、在装置的软件设计中充分运用数字滤波、指令冗余、软件陷阱、“看门狗”技术、输入口信号重复检测、输出端口重复输出等措施提高装置抗干扰能力。 

实施例3：

如图1、2所示，用本发明的浮选机变频调速控制装置进行变频调速控制方法，步骤如下：

A、设定转速：由人机界面7设定永磁电机M转速，通过RS485通信接口4.6传送给MCU处理器4.4；

B、位置信号检测：位置传感器5.2将信号输入到MCU处理器4.4作为相位导通的位置反馈信号，同时MCU处理器4.4计算出永磁电机M转速；

C、电流信号检测处理：永磁电机M电流通过霍尔电流传感器5.1检测，经过信号调理电路4.1传给模数转换器ADC4.2，ADC4.2输出经可编程逻辑器件FPGA4.3处理后传给MCU处理器4.4处理；

D、调节转速：MCU处理器4.4根据设定的速度和计算的电机转速信号进行速度PI调节；MCU处理器4.4根据速度PI调节结果和反馈的电流信号进行电流PI调节，然后产生一系列占空比变化的PWM 脉冲信号；该PWM 脉冲信号同反馈的位置信号一起传给FPGA4.3综合产生“三相六拍-120°方波型的相位导通信号，相位导通信号控制驱动电路4.5产生驱动信号直接驱动主回路6个IGBT，控制IGBT的导通和关断时间，实现对永磁电机M转速的调节；

E、故障报警和处理：当产生故障，MCU处理器4.4封锁PWM 输出，发出报警信号，通过RS485通信接口4.6传送给人机界面7显示；存储器EEPROM4.7存储永磁电机M的转速、故障状态信息，存储器RAM4.8存储各种中间变量值。

本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种浮选机变频调速控制装置，其特征在于，它包括整流电路（1）、滤波电路（2）、逆变电路（3）、控制电路（4）、传感器（5）及电量分析仪（6）和人机界面（7）；所述的整流电路（1）通过滤波电路（2）与逆变电路（3）连接；永磁电机M与逆变电路（3）连接；控制电路（4）通过传感器（5）与永磁电机M连接；控制电路（4）还与逆变电路（3）及人机界面（7）连接；电量分析仪（6）与整流电路（1）连接。

2.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，整流电路（1）由二极管桥式电路构成，该二极管桥式电路由三相380V交流电源供电，并对三相交流电源进行全波整流。

3.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，滤波电路（2）为LC滤波电路，该滤波电路将整流电路（1）输出的脉动直流电变为平稳直流电。

4.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，逆变电路（3）由6个IGB模块构成，将来自滤波电路（2）的输出平稳直流电变换成所希望的一定频率的方波电压，从而对永磁电机M进行控制。

5.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，传感器（5）包括检测电流的电流传感器（5.1）和检测永磁电机M转动位置的位置传感器（5.2）。

6.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，电量分析仪（6）具有显示屏，该显示屏所显示的参数包括三相输入电压、电流、功率因素及有功电度电量参数。

7.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，人机界面（7）为操作和显示装置，用于设定和显示永磁电机M的运行参数，包括转速及故障状态信息。

8.根据权利要求1所述的浮选机变频调速控制装置，其特征在于，控制电路（4）包括信号调理电路（4.1）、模数转换器ADC（4.2）、可编程逻辑器件FPGA（4.3）、MCU处理器（4.4）、驱动电路（4.5）、RS485通信接口（4.6）以及存储器EEPROM（4.7）和存储器RAM48（4.8）。

9.用权利要求1浮选机变频调速控制装置进行变频调速控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

A、设定转速：由人机界面（7）设定永磁电机M转速，通过RS485通信接口（4.6）传送给MCU处理器（4.4）；

B、位置信号检测：位置传感器（5.2）将信号输入到MCU处理器（4.4）作为相位导通的位置反馈信号，同时MCU处理器（4.4）计算出永磁电机M转速；

C、电流信号检测处理：永磁电机M电流通过霍尔电流传感器（5.1）检测，经过信号调理电路（4.1）传给模数转换器ADC（4.2），ADC（4.2）输出经可编程逻辑器件FPGA（4.3）处理后传给MCU处理器（4.4）处理；

D、调节转速：MCU处理器（4.4）根据设定的速度和计算的电机转速信号进行速度PI调节；MCU处理器（4.4）根据速度PI调节结果和反馈的电流信号进行电流PI调节，然后产生一系列占空比变化的PWM 脉冲信号；该PWM 脉冲信号同反馈的位置信号一起传给FPGA（4.3）综合产生“三相六拍-120°方波型的相位导通信号，相位导通信号控制驱动电路（4.5）产生驱动信号直接驱动主回路6个IGBT，控制IGBT的导通和关断时间，实现对永磁电机M转速的调节；

E、故障报警和处理：当产生故障，MCU处理器（4.4）封锁PWM 输出，发出报警信号，通过RS485通信接口（4.6）传送给人机界面（7）显示；存储器EEPROM（4.7）存储永磁电机M的转速、故障状态信息，存储器RAM（4.8）存储各种中间变量值。