都沁軍
(山西沁和能源集團(tuán)曲堤煤業(yè)有限公司, 山西 晉城 048203)
礦用變頻器是一種現(xiàn)代電力電子設(shè)備,保持變電機(jī)原有性能,僅僅改變供給電機(jī)頻率和改變電壓大小,進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí),相應(yīng)風(fēng)速和風(fēng)量隨之改變。礦用變頻器用途廣,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化,還能根據(jù)電機(jī)負(fù)載實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量、增高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)節(jié)能,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
礦用變頻器主要由變壓柜、單元柜和控制柜三個(gè)部分組成。
隔離變壓器被裝入在隔離變壓器柜中,不需要升降變壓器變壓,高壓電壓電源直接作為輸入電壓,給大功率的高壓電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
功率單元中的電氣和機(jī)械特性相同,功率單元柜主要安裝礦用變頻器里功率單元,功率單元串聯(lián)疊加,形成變頻器的輸出電壓,輸出電壓經(jīng)電線輸入給負(fù)載設(shè)備使用。
主控系統(tǒng)和I/O接線是低壓控制柜主要場(chǎng)所。核心微機(jī)版是主控系統(tǒng)控制其他設(shè)備工作的指揮長(zhǎng)。變頻器的信號(hào)被送到模數(shù)轉(zhuǎn)換板,經(jīng)周期轉(zhuǎn)換后,模數(shù)轉(zhuǎn)換板把反饋信號(hào)輸送到微機(jī)板,通過(guò)數(shù)字調(diào)制器給功率單元發(fā)送開(kāi)關(guān)指令,確定需要輸出的電壓。
礦用變頻器電路元件二極管選型通過(guò)計(jì)算額定電壓和額定電流確定。
額定電壓:
式中:URRM為二極管額定電壓,V;UAC為電源線電壓值,取1 140 V;α為安全系數(shù),取2。
將數(shù)值代入公式得:URRM≥3 224 V。
額定電流:
式中:IFAVM為二極管額定電流,A;IR為變頻器額定電流,54 A。
將數(shù)值代入公式得:IFAVM≥168 A。
根據(jù)二級(jí)管額定電壓和額定電流計(jì)算結(jié)果選擇,二極管型號(hào)選擇DD175N34K,該二極管額定電壓和額定電流分別為3 500 V、180 A。
對(duì)變頻器電容的選型,主要考慮電容的電壓平均值和電容值[1]。
電壓平均值:
電容值:
式中:C為電容值,μF;RL為輸出電阻,取35.53 Ω;其中T=1/f,f為三相全波整流頻率,取300 Hz。
將數(shù)值代入公式得:C=281~470μF。
從理論公式來(lái)分析,濾波電容值越大效果越理想。但電容值不可能無(wú)限大,采用多個(gè)2 200 μF/400 V的電容礦井實(shí)際工作中進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)使用,來(lái)盡量增大電容值。在電容旁并聯(lián)電壓相同且阻值相等電阻[2-3],目的是避免電解電容出現(xiàn)大離散,電壓波動(dòng),損壞電氣設(shè)備。
礦用變頻器驅(qū)動(dòng)模塊選用2SD315AI-33型[4]。該類(lèi)型驅(qū)動(dòng)模塊不僅可以用在3 000 V以上高壓中,而且還具有工作可靠和運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)模塊把專(zhuān)用芯片組作為基礎(chǔ),其他元器件相輔而成。利用脈沖式進(jìn)行變壓隔離,可以給提供峰值電流,還能保護(hù)過(guò)載,驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn),靈活調(diào)整。礦用變頻器驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)物圖見(jiàn)圖1所示。
圖1 驅(qū)動(dòng)模塊
檢測(cè)母線的電壓,需要將電壓轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),在經(jīng)濾波處理即可得到準(zhǔn)確的數(shù)值。在檢測(cè)電壓時(shí),傳感器LV100收集信號(hào)比較精準(zhǔn)。整個(gè)運(yùn)行線路中檢測(cè)電壓電路如圖2所示,傳感器收集到的信號(hào)輸入DSP進(jìn)行處理[5-6]。
檢測(cè)電機(jī)電流選用LT208-S7型電流霍爾傳感器,它能夠?qū)㈦娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),經(jīng)DSP處理成直流電壓。采集電流信號(hào)檢測(cè)電路如圖3所示。
圖2 檢測(cè)電路電壓路線
圖3 檢測(cè)電路電流路線
礦用變頻器可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,具有精準(zhǔn)、快速、保護(hù)電機(jī)等優(yōu)點(diǎn),變頻器調(diào)速通風(fēng)機(jī),能夠?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)速。