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马钢罗河矿业副井提升机直流调速系统浅析安徽马钢罗河矿业有限责任公司王良玉摘要：马钢罗河矿业副井提升机直流调速系统采用ABB公司DCS800(2500A/690V)组成12脉动桥并电枢可逆励磁恒定的全数控晶闸管整流装置，直流调速系统的基本结构形式为速度和电流双闭环调速系统。关键词：DCS800 12脉动桥 全数控晶闸管整流装置 双闭环调节1. 引言矿井提升机是矿山生产的至关重要的大型设备，是地下矿井和外界联系的重要通道，担负着物料、矿石、人员等的重要运输任务，常被人们称为矿山的咽喉1。由于矿井提升机对安全性、可靠性和运行过程中的调速性能有特殊的要求，使得提升机的电控系统的技术水平在一定程度上代表一个企业或国家的传动技术水平。传统的提升机电控系统使用交流串电阻调速，继电器-接触器，故障率高，动作不可靠，接触器触头易烧毁，安全性差，且能耗高，效率低，噪声大已经严重制约矿山企业的健康发展。因此，为适应现代化矿山的发展需要，罗河铁矿副井提升机电动机采用ZKTD215/40型直流电动机，电枢主回路选用ABB公司DCS(2500A/690V)组成12脉动桥并电枢可逆励磁恒定的全数字直流调速系统。全数字化直流调速控制系统是指由三相交流电源直接供电，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。全数字化的应用可以解决模拟系统中电子元器件参数性能受环境因素影响的问题，可以消除系统精度的不可控影响因素，控制精度只受微处理器字长、检测元件精度的影响，具有很高的控制性能和强大的抗干扰能力。2. 提升机驱动主回路普通的三相全控整流桥输出电压为每个周期有6个纹波的直流波形，每个纹波的相角为600。将两套三相整流桥的交流输入侧电压相角相差300，整流桥的直流输出侧串联或者并联，则可在直流侧形成一个周期内有12个纹波的直流电压波形，这就是12脉动整流2。为保障安全性和可靠性，提升机主回路采用12脉动并联方式，原理图如图1所示。其中，T1、T2是两台整流变压器，型号为ZBSG-1300/10，T3为励磁变压器，型号为SC10-500/10，1# 2#整流装置型号为DCS800(2500A/690V)，L1、L2是两台平波电抗器，型号为PKK-10-1300-06，SK1、SK2是两台直流快速开关，型号为DS12-20/08。T1和T2分别采用和的联接方式，T1向作为主动的1#整流装置供电，T2向作为从动的2#整流装置供电，以确保主动整流装置的工作电源超前于从动整流装置300电角度。1# 2#整流装置并联形成12脉动电路，每个整流装置的输出电压是相同的，输出电流均为总电流的一半，这样可以使系统的负载增加一倍，1#整流装置提供转速和电流控制，2#整流装置只提供电流控制。L1、L2的作用是平衡两路整流装置输出的电压由于相位不同而造成的电压差，同时，L1、L2作为电枢回路电感的一部分，还兼有防止在正常情况下出现电流断续、限制直流脉动等作用。整流装置的输出端带有过压保护装置，防止整流装置通过整流变压器与电网直接连接，由于其他开关设备动作形成过压时保护整流装置中的半导体整流管。图1 提升机主回路原理图3. 全数字直流调速基本控制原理DCS800全数字直流调速装置是ABB公司推向市场的新产品，其结构紧凑，所有的开环和闭环传动控制功能和通讯都由一个功能强大的16微处理器实现。其有关调节器的参数最优化设定既可以通过手动进行参数最优化设定又可以通过内部软件自动执行参数的最优化设定。该直流调速系统主要采用转速和电流双闭环控制，如图2所示，基本控制原理是：给定转速信号和实测电机转速信号经过比较环节进入速度调节器，以速度调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为DCS800整流装置触发装置的控制电压，改变电枢侧直流电压，从而调节直流电机的转速。从闭环反馈的结构上看，电流环在里面，是内环；转速调节环在外面，成为外环。这样就形成了转速和电流双闭环调速系统。从静特性和动态响应过程上看，这样组成的双闭环系统，在突加给定的过渡过程中表现为一个恒值电流调节系统；在稳态和接近稳态运行时又表现为无静差调速系统。这样既发挥了转速和电流两个调节器各自的作用，又避免了像单环系统那样两种反馈互相牵制的缺陷，从而获得了良好的静、动态品质3。全数字化调速装置具有一下特点：(1) 装置本身带有参数设定单元，不需要其他任何附加设备便可完成参数的设定；(2) 给定值和反馈值的输入既可采用数字量也可采用模拟量；(3) 高性能的16位(有的已采用32位)微处理器承担电枢和励磁回路所有的调节和传动控制功能，调节功能在软件中通过参数构成的程序块实现；(4) 电压检测为数字化电压变送器，电流检测为数字化电流变送器，检测精度高；(5) 使用通讯软件，既可实现本装置与其他调速装置之间的对等通讯，也可实现本装置与PLC和上位机PC机之间的实时通讯；(6) 通过PC机和调试软件，还可实现远距离的参数设定、修改、显示、监控等功能。图2 转速、电流双闭环直流调速系统4. 结束语罗河铁矿副井提升机直流调速采用当今最先进的全数字直流调速技术，并联12脉动整流驱动系统可以消除6脉动整流产生的5次、7次谐波，使整流电压、电流中的最低谐波频率增大到11次，其幅值变小，降低了对电网的干扰，减少对通信和控制回路的干扰，以及对PLC等精密电子器件的误动作和损坏。全数字直流调速系统性能稳定、安全可靠、提升效率高，在矿山上的应用前景将十分广阔。参考文献：1 黄仰金. 矿山副井提升系统计算机控制系统的设计及应用D. 中南大学硕士论文，2004.4，pp17.2 李艳萍等. 基于6RA70的12脉动整流器设计J. 电工技术，