浅析矿井提升机变频调速控制策略

浅析矿井提升机变频调速控制策略

吕天果

开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山 063000

摘要：矿井提升机主要用于煤矿井下开采过程，在井下开采中将发挥重要作用。因此，加强对提升系统的有效控制是一项系统的技术工作，其在煤矿井下的应用可以有效地提高开采效率，也可以获得重要的安全保证。随着中国煤炭开采越来越受到重视，矿井提升机的控制通常由中国基本建立的变频调速系统来控制。可以说，目前中国煤矿井下基本进入变频调速时代。

关键词：矿井提升机；变频调速；控制策略

引言：在现代社会发展的过程中，变频调速系统广泛应用于矿井提升机中。此操作模式在控制电能质量方面也起着重要作用，在定位和制动时可以产生更准确的结果。变频调速系统采用新技术，有效地保证了提升机的整体性能，为其安全稳定运行提供了基本保证。本文详细阐述了这一方面的内容，希望将来能够更有效地控制变频调速系统，以保证电能质量的稳定。

1矿井提升机变频调速系统在我国的发展现状

该系统在中国的总使用量已达到相对成熟的水平，因此可以在运行过程中达到自动加速的效果，以保证正常运行。采用该系统进行控制后，真正实现了软起动和平滑调速的效果。此外，在运行时，可以正确地分配s形速度，并有效地控制加速度和减速时间、上、下频率以及其他相关目标。可以说，高压交直流变频调速系统是目前国内使用的主要调速系统，这种变频调速在以下几个方面具有重要作用。最重要的是，它可以有效地提高工作效率，不会造成更多的损失，从而在节能和减排方面发挥作用。第二，在使用范围方面，它有着更广泛的发展空间，值得在其他相关行业推广，特别是在笼型 IC异步电动机领域。第三，从速度控制的角度来看，它有几个不同的传动比，范围更广，精度更高。第四，在整个调整过程中，计算机用于检查，监控结果可以直接反映在显示器上，因此更便于随时查看和编辑，并且可以正确诊断错误。随着这一控制系统的应用，我国在开采过程中变得更加安全稳定，但也出现了其他一些相应的问题。只有通过确保更稳定的电能质量，才能使用频率重新计算速度控制系统。如果高压电网不稳定，一定程度上限制了对重合闸率控制系统的使用。^[1]。

2在线连续变频策略

2.1策略综述

为了对离线计算中的缺陷进行建模，实现了实时连续频率变换的目的，并在方便断面法离线计算的基础上，对系统性能进行了改进和优化，设计了矿用提升电机启动时间的余弦法在线计算，并根据行程角与行程比的关系确定了矿用提升电机的行程角。最后，根据频率响应原理，在每个周期的固定点处进行切换，以实现变频器输出频率的连续在线变化。该算法只需设置输出所需的换向器频率f、电压分配比r(通常使用全电压模式，即r =1)和计算出的提升电机的行程角θ，然后就可以在线计算出相应启动点的启动时间。找到启动点后，可以根据流应力频率和振幅的变化来评估和确定下一个启动点的启动原理。

从而实现了交流/交流高频变换器输出频率的持续变化。但是，为了确保输出电压的对称性和正弦值以及模拟和实验的可观察性，最小频率级差设置为0.5hz，输出频率可以被认为是在一段时间内根据统计规律连续变化的^[2]。

2.2在线连续变频策略的实现

2.2.1余弦交截法在线算法

余弦交截法在线计算的示意图，如下图所示。下图显示了p1和p2 y1和y2的绝对坐标。计算p2的绝对坐标y2时，将前一个交点p1的相对左坐标系统设定为原点，可轻松地找到相邻交点p1和p2之间的振幅增量δ y，然后找到下一个交点p2的振幅y2。最后，它将恢复到绝对坐标系，以找到用于控制启动角度的启动时间。其他热点的计算方式类似。可控硅交叉法在线计算晶闸管启动脉冲的控制原理是:在正组晶闸管启动时选择参考电压的交点和同步波的下降边，并在可控硅启动时选择参考电压的交点和同步波的上升边。

图1 图余弦交点法近似化原理图

2.2.2换流角的确定方法

在6脉波高频交流整流器中，余弦采用交叉切割法计算晶闸管在线启动时间，并需要输入三个输入参数，即变频器输出频率f、电压分配系数r和滚动电机的行程角θ。分流角θ的设置是否正确直接影响晶闸管的启动时间和输出电压及电流波形的精度。柔化角度θ是指电压引导电流的相位角，即滑轮马达功率因数φ的角度，因此求解行程角θ，即计算马达功率因数φ的角度。根据测量的速度和电流频率，可以根据滑动与功率系数之间的关系来计算滑动与行程角θ。

2.2.3频率连续切换方式

变频器的输出频率在固定点处切换。当您收到频率转换指令时，频率转换不会立即执行，并且会以原始方式继续执行，直到到达指定的滑动点为止。因此，必须指定零电流交叉相位角是零电流交叉延时的固定角度，这是电机在每个频率上的转动角，也就是频率偏移的转换点。切换固定点具有良好的平滑度，控制和抖动量小，瞬时电流变化很小，并且输出过程的对称性和抖动更好

^[3]。

结语

利用变频调速技术，并将可编程控制器（PLC）强大的控制功能与变频技术相结合。从而提高矿井提升机变频调速控制的可靠性。文章首先对矿机提升机的工作原理和工作特点进行了简单的介绍，总结了我国电气控制系统在提升机系统中的发展现状，进而从主系统设计、PLC控制系统设计以及调速控制系统设计三方面提出了优化提升机调速控制系统的措施。虽然我国的提升机控制系统较为先进，但同类先进产品还有一定的差距在功能上及控制的精度上，在后续工作中还需要进一步完善。

参考文献:

[1]张盼盼,吴凤彪,张子英.矿井提升机变频调速控制系统设计[J].煤矿机械,2020,41(03):9-11.

[2]杨腾飞.矿井提升机变频调速控制系统的优化设计[J].江西煤炭科技,2020(01):21-24.

[3]陈鑫,杜庆楠,乔美英,鲁西坤.矿井提升机变频调速控制策略的研究[J].计算机仿真,2015,32(08):245-249.