專利名稱：提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種提升機電控系統(tǒng)，特別是涉及一種礦井提升機交流雙控高壓 矩陣變頻電控系統(tǒng)。
背景技術：
目前，中國和世界其他產(chǎn)煤國家的礦山礦井提升機電控系統(tǒng)大多采用獨立的控制 方法，特別是近幾年發(fā)展采用PLC技術的程序在使用與維護中存在一定的技術難度，造成 對電控系統(tǒng)故障的分析和處理困難，進而對礦業(yè)的正常生產(chǎn)和安全生產(chǎn)造成一定的影響。隨著全球節(jié)能降耗的要求，變頻技術在各行業(yè)得到廣泛應用，特別是高壓變頻器 在礦井提升機上得到廣泛應用。采用大功率單元串聯(lián)的疊波技術生產(chǎn)的變頻高壓由多獨立 電源級聯(lián)，多電平變頻高壓，將多個單相全橋單元疊加起來，實現(xiàn)多電平疊加輸出。特別是三相IGBT全控橋同步整流為直流環(huán)節(jié)電容器充電，由電容器上的電壓提 供IGBT組成單相H形橋式逆變電路，見圖1普通高壓變頻器功率單元原理圖，由于電容器 自身問題，很難保證變頻器的長期工作，特別是高壓大功率負荷下的穩(wěn)定性和可靠性需要 采用旁路方式補助。所以，此類高壓變頻器應用在礦井提升機電控系統(tǒng)中存在著非常大的 不安全因素。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術不足，提出一種提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系 統(tǒng)。采用真空接觸器控制變頻頻率轉(zhuǎn)換，由性能優(yōu)良的中間繼電器組成中繼控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換， 為煤礦、礦山提升機的節(jié)能安全提供了一種可靠的控制設備。本實用新型所采用的技術方案—種提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，包括高壓真空開關柜(A)，高壓矩陣 變頻器柜(B)以及操作臺(E)，所述高壓矩陣變頻器柜(B)內(nèi)包括一個變壓器柜，兩個功率 柜(1、2)，以及一個切換柜(3)和一個控制柜(4)，所述高壓真空開關柜(A)經(jīng)所述變壓器柜 給功率柜(1)和功率柜(2)提供三相電源，所述控制柜(4)內(nèi)安裝有兩套PWM控制系統(tǒng)，分 別控制連接功率柜(1)和功率柜(2 )，所述切換柜(3 )也控制連接功率柜(1)和功率柜(2 )， 所述操作臺(E)和切換柜(3)控制連接，兩個功率柜(1、2)的功率輸出端分別通過切換柜 (3)連接電動機。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，高壓電源經(jīng)高壓真空開關柜(A) 接入變壓器柜，所述變壓器柜內(nèi)設有η個二次邊線圈分別輸出三相電壓電流連接兩組并聯(lián) 的矩陣功率單元AFR，所述每組的η個矩陣功率單元AFR分別連接各自的控制單元，每組的 η個矩陣功率單元AFR串連并連后分別通過高壓真空接觸器(ZJl和ZJ2)連接構成行母線 輸出端(m和N2)，再連接功率控制轉(zhuǎn)換開關(HK)，所述控制單元依據(jù)輸出的電壓確定矩陣 功率單元AFR的終端輸出U1、VI、Wl接到一個高壓真空接觸器(ZJ3)的進線上，U2、V2、W2 接到另一臺高壓真空接觸器(ZJ4)的進線上；所述兩個高壓真空接觸器受控連接功率控制
3轉(zhuǎn)換開關(HK)，兩個高壓真空接觸器(ZJ3、ZJ4)的出線端連接礦井提升機的主電動機，所 述η為自然數(shù)。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，包括PLC控制柜(D)，低壓電源柜 (C)，所述低壓電源柜(C)為操作臺(E)和PLC控制柜(D)提供工作電源。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，PLC控制柜(D)含有兩個主控系 統(tǒng)，所述兩個主控系統(tǒng)的電源分別通過一個斷路器(QM1、QM2)引入并連接到PLC的電源端 子L、N上，第一個主控系統(tǒng)的PLC主機的C0M、DI0、DI1、DI3連接在提升機主軸上的編碼器； 第二個主控系統(tǒng)的PLC主機的0C0M、0DI0、0DI1、0DI3端連接到提升機上主軸的編碼器上。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，含有中繼控制轉(zhuǎn)換電路，所述中 繼控制轉(zhuǎn)換電路根據(jù)控制系統(tǒng)的需要設置Jl一JN個中間繼電器，每只中間繼電器有4對常 開常閉觸點，兩個主控系統(tǒng)的PLC主機的DI5 — DIN個端子和DOO—DON個端子依據(jù)擴展單 元而確定的端子與中繼控制轉(zhuǎn)換電路中的中間繼電器連接，所述中間繼電器與兩個主控系 統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換開關(HK)在提升機故障時互相轉(zhuǎn)換，其中N為自然數(shù)。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，高壓真空開關柜(A)采用 TGZG-400型高壓真空開關柜，高壓矩陣變頻器采用日本安川節(jié)能型內(nèi)置能量反饋高壓矩陣 變頻器。所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，操作臺(E)面板設有功能轉(zhuǎn)換開 關，操作按鈕，主令控制手把，以及一全數(shù)字式深度指示器，穩(wěn)壓電源和中繼繼電器；操作臺 內(nèi)裝工業(yè)控制機和視頻分配系統(tǒng)，所述中繼繼電器與第一主控系統(tǒng)和第二主控系統(tǒng)互相連 接。本實用新型的有益積極效果1、本實用新型礦井提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，結(jié)構簡單，技術先進， 容易安裝，占地面積小，操作轉(zhuǎn)換簡便，一旦運行中出現(xiàn)故障，另一套即可投入運行。采用日 本安川超節(jié)能內(nèi)置能量反饋高壓矩陣變頻器，供電用TGZG-400高壓雙回路真空開關柜，由 性能優(yōu)良的中間繼電器組成中繼控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，為煤礦、礦山提升機的節(jié)能安全提供了一 種可靠的控制設備。2、本實用新型礦井提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，采用真空接觸器控制 變頻頻率轉(zhuǎn)換，沒有電容器充放電引起的高次諧波，具備雙向電流運行的特性，特別在提升 機減速時可以將電機側(cè)的能量反饋給電源側(cè)，達到高效節(jié)能的作用。
圖1為普通高壓變頻器功率單元原理圖；圖2為本實用新型礦井提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)構成圖；圖3為本實用新型雙功率高壓矩陣變頻器系統(tǒng)構成圖；圖4為本實用新型雙功率高壓矩陣變頻器工作轉(zhuǎn)換電路；圖5為本實用新型雙控制中繼轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)圖；圖6為本實用新型主控PLC主機示意圖；圖7為本實用新型備用主控PLC主機示意圖。
具體實施方式
實施例一參見圖2 圖7，本實用新型礦井提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系 統(tǒng)見圖2，TGZG-400高壓真空開關柜A，它具備提升機電控系統(tǒng)的保護要求，符合煤礦安全 規(guī)程中規(guī)定的雙電源進線。開關柜提供給高壓矩陣變頻器B三相電源，經(jīng)變壓器柜提供給 矩陣功率柜1和矩陣功率柜2，兩套PWM控制系統(tǒng)裝進一臺控制柜內(nèi)，便于雙控功率轉(zhuǎn)換， 見圖3，功率輸出通過切換柜連接電動機。見圖4，三相6kv或IOkv高壓電源經(jīng)真空開關柜 進入矩陣變頻變壓器柜Tl，根據(jù)所需電壓要求，η個二次邊線圈分別輸出三相電壓電流連 接矩陣功率單元AFR，由η個矩陣功率單元AFR串連并連后由ZJl和ZJ2高壓真空接觸器 連接1、2、3、4、5、6行母線輸出端構成附和N2，HK是功率控制轉(zhuǎn)換開關，控制單元UFl和控 制單元UF2在一臺控制柜內(nèi)。依據(jù)輸出的電壓確定矩陣功率單元AFR的終端輸出U1、VI、 Wl接到高壓真空接觸器ZJ3的進線上，U2、V2、W2接到另一臺高壓真空接觸器ZJ4的進線 上。高壓真空接觸器ZJ3的出線端Dl接到高壓真空接觸器DDl上，D2接到DD2上，D3接 到DD3上。DD1、DD2、DD3連接礦井提升機的主電動機。提升機工作時需確定高壓矩陣變頻 器和控制系統(tǒng)的工作位置，確定UFl工作時，轉(zhuǎn)換開關HK選擇UFl工作。中繼板Jl-JN中 間繼電器本身就已接通UFl的控制系統(tǒng)，見圖5，如果UFl控制系統(tǒng)或者變頻器出線故障可 將HK選擇至UF2控制系統(tǒng)，此時，中繼板的中間繼電器動作吸合，切斷UFl控制系統(tǒng)及操作 系統(tǒng)的控制，與UF2構成一套完整的電控系統(tǒng)，UFl可退出檢修。圖6主控系統(tǒng)1由電源C 引入PLC1、PLC2電源連接到斷路器QMl的上端，出線端接到PLC的電源端子L、N上，A-B 是通訊端子，+ 是PLC主機內(nèi)部電源輸出，C0M、DI0、DI1、DI3連接在提升機主軸上的編碼 器，DI5—DIN個端子和DOO—DON個端子依據(jù)擴展單元而確定的端子控制系統(tǒng)的中繼繼電 器與其連接。圖7主控系統(tǒng)2，PLCll和PLC12上的電源是從PLC1、PLC2分解出來的，連接 到斷路器QM2上端出線端接到電源端子0L、0N上、OA—OB為通訊端子，需要時利用，0+ 是 PLCl內(nèi)部電源，0C0M、0DI0、0DI1、0DI3端連接到提升機上主軸的編碼器上。其它端子包括 擴展端子通過中繼繼電器轉(zhuǎn)換。主控臺的主控1號柜、面板裝有制動電壓表V、閘電流表A、 測速電壓表Z、制動油壓表P及相關信號燈。柜后開門，圖6主控PLC主機和擴展單元，接口 電路等控制元件組裝在柜內(nèi)。主控臺的主控2號柜，面板裝有高壓電壓表V、高壓電流表A、 變頻電流表A、潤滑油壓表P及信號燈。柜后開門，圖7主控2主機PLC和擴展單元，一體化 電流和控制繼電器等裝于柜內(nèi)。實施例二 參見圖2，本實施例提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，包括高壓 真空開關柜A，高壓矩陣變頻器柜B以及操作臺E，所述高壓矩陣變頻器柜B內(nèi)包括一個變 壓器柜，兩個功率柜1、2，以及一個切換柜3和一個控制柜4，所述高壓真空開關柜A經(jīng)所述 變壓器柜給功率柜1和功率柜2，提供三相電源，所述控制柜4內(nèi)安裝有兩套PWM控制系統(tǒng)， 分別控制連接功率柜1和功率柜2，切換柜3和功率柜1、功率柜2控制連接，操作臺E和切 換柜3控制連接，兩個功率柜的功率輸出端分別通過切換柜3連接電動機。實施例三參見圖2 圖4，本實施例提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，高 壓電源經(jīng)高壓真空開關柜A接入變壓器柜，所述變壓器柜根據(jù)所需電壓要求，設有η個二次 邊線圈分別輸出三相電壓電流連接兩組并聯(lián)的矩陣功率單元AFR，所述每組的η個矩陣功 率單元AFR分別連接各自的控制單元，每組的η個矩陣功率單元AFR串連并連后分別通過 高壓真空接觸器ZJl和ZJ2連接構成行母線輸出端m和N2，再連接功率控制轉(zhuǎn)換開關HK，所述控制單元依據(jù)輸出的電壓確定矩陣功率單元AFR的終端輸出Ul、VI、Wl接到一個高壓 真空接觸器ZJ3的進線上，U2、V2、W2接到另一臺高壓真空接觸器ZJ4的進線上；所述兩個 高壓真空接觸器受控連接功率控制轉(zhuǎn)換開關HK，兩個高壓真空接觸器ZJ3、ZJ4的出線端連 接礦井提升機的主電動機。兩個控制單元UFl和控制單元UF2安裝在一臺控制柜內(nèi)。所述 η為自然數(shù)。實施例四參見圖2 圖7，本實施例提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，含 有PLC控制柜D，低壓電源柜C，所述低壓電源柜C為操作臺E和PLC控制柜D提供工作電 源。PLC控制柜D含有兩個主控系統(tǒng)，所述兩個主控系統(tǒng)的電源分別通過一個斷路器QMl、 QM2引入并連接到PLC的電源端子L、N上，第一個主控系統(tǒng)的PLC主機的C0M、DI0、DI1、DI3 連接在提升機主軸上的編碼器；第二個主控系統(tǒng)的PLC主機的0C0M、0DI0、0DI1、0DI3端連 接到提升機上主軸的編碼器上。實施例五參見圖2 圖7，本實施例提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，含 有中繼控制轉(zhuǎn)換電路，所述中繼控制轉(zhuǎn)換電路根據(jù)控制系統(tǒng)的需要設置Jl一JN個中間繼 電器，每只中間繼電器有4對常開常閉觸點，兩個主控系統(tǒng)的PLC主機的DI5—DIN個端子 和DOO — DON個端子依據(jù)擴展單元而確定的端子與中繼控制轉(zhuǎn)換電路中的中間繼電器連 接，所述中間繼電器與兩個主控系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換開關HK在提升機故障時互相轉(zhuǎn)換，其中N為 自然數(shù)。本實用新型提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，高壓真空開關柜A采用 TGZG-400型高壓真空開關柜，高壓矩陣變頻器采用日本安川節(jié)能型內(nèi)置能量反饋高壓矩陣 變頻器。操作臺E面板設有功能轉(zhuǎn)換開關，操作按鈕，主令控制手把以及一全數(shù)字式深度指 示器，穩(wěn)壓電源和中繼繼電器；操作臺內(nèi)裝工業(yè)控制機和視頻分配系統(tǒng)，所述中繼繼電器與 第一主控系統(tǒng)和第二主控系統(tǒng)互相連接。
權利要求1.一種提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，包括高壓真空開關柜(A)，高壓矩陣 變頻器柜(B)以及操作臺(E)，其特征是所述高壓矩陣變頻器柜(B)內(nèi)包括一個變壓器柜， 兩個功率柜(1、2)，以及一個切換柜(3)和一個控制柜(4)，所述高壓真空開關柜(A)經(jīng)所述 變壓器柜給功率柜(1)和功率柜(2)提供三相電源，所述控制柜(4)內(nèi)安裝有兩套PWM控制 系統(tǒng)，分別控制連接功率柜(1)和功率柜(2)，所述切換柜(3)也控制連接功率柜(1)和功率 柜(2)，所述操作臺(E)和切換柜(3)控制連接，兩個功率柜(1、2)的功率輸出端分別通過切 換柜(3)連接電動機。
2.根據(jù)權利要求1所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是高壓電 源經(jīng)高壓真空開關柜(A)接入變壓器柜，所述變壓器柜內(nèi)設有η個二次邊線圈分別輸出三 相電壓電流連接兩組并聯(lián)的矩陣功率單元AFR，所述每組的η個矩陣功率單元AFR分別連接 各自的控制單元，每組的η個矩陣功率單元AFR串連并連后分別通過高壓真空接觸器(ZJl 和ZJ2)連接構成行母線輸出端(Ni和Ν2)，再連接功率控制轉(zhuǎn)換開關(ΗΚ)，所述控制單元依 據(jù)輸出的電壓確定矩陣功率單元AFR的終端輸出U1、V1、W1接到一個高壓真空接觸器(ZJ3) 的進線上，U2、V2、W2接到另一臺高壓真空接觸器(ZJ4)的進線上；所述兩個高壓真空接觸 器受控連接功率控制轉(zhuǎn)換開關(HK)，兩個高壓真空接觸器(ZJ3、ZJ4)的出線端連接礦井提 升機的主電動機，所述η為自然數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是包 括PLC控制柜(D)，低壓電源柜(C)，所述低壓電源柜(C)為操作臺(E)和PLC控制柜(D)提 供工作電源。
4.根據(jù)權利要求3所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是PLC控制 柜(D)含有兩個主控系統(tǒng)，所述兩個主控系統(tǒng)的電源分別通過一個斷路器(QM1、QM2)引入 并連接到PLC的電源端子L、N上，第一個主控系統(tǒng)的PLC主機的C0M、DI0、DI1、DI3連接在 提升機主軸上的編碼器；第二個主控系統(tǒng)的PLC主機的0C0M、0DI0、0DI1、0DI3端連接到提 升機上主軸的編碼器上。
5.根據(jù)權利要求4所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是含有 中繼控制轉(zhuǎn)換電路，所述中繼控制轉(zhuǎn)換電路根據(jù)控制系統(tǒng)的需要設置Jl一 JN個中間繼電 器，每只中間繼電器有4對常開常閉觸點，兩個主控系統(tǒng)的PLC主機的DI5 — DIN個端子和 DOO—DON個端子依據(jù)擴展單元而確定的端子與中繼控制轉(zhuǎn)換電路中的中間繼電器連接，所 述中間繼電器與兩個主控系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換開關(HK)在提升機故障時互相轉(zhuǎn)換，其中N為自然 數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1、2、4或5所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是 高壓真空開關柜(A)采用TGZG-400型高壓真空開關柜，高壓矩陣變頻器采用日本安川節(jié)能 型內(nèi)置能量反饋高壓矩陣變頻器。
7.根據(jù)權利要求6所述的提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，其特征是操作臺 (E)面板設有功能轉(zhuǎn)換開關，操作按鈕，主令控制手把，以及一全數(shù)字式深度指示器，穩(wěn)壓電 源和中繼繼電器；操作臺內(nèi)裝工業(yè)控制機和視頻分配系統(tǒng)，所述中繼繼電器與第一主控系 統(tǒng)和第二主控系統(tǒng)互相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種提升機電控系統(tǒng)。一種提升機交流雙控高壓矩陣變頻電控系統(tǒng)，包括高壓真空開關柜(A)，高壓矩陣變頻器柜(B)以及操作臺(E)，所述高壓矩陣變頻器柜內(nèi)包括一個變壓器柜，兩個功率柜，以及一個切換柜和一個控制柜，所述高壓真空開關柜經(jīng)所述變壓器柜給功率柜和功率柜提供三相電源，所述控制柜內(nèi)安裝有兩套PWM控制系統(tǒng)，分別控制連接功率柜和功率柜，所述切換柜也控制連接功率柜和功率柜，所述操作臺(E)和切換柜控制連接，兩個功率柜的功率輸出端分別通過切換柜連接電動機。采用真空接觸器控制變頻頻率轉(zhuǎn)換，由性能優(yōu)良的中間繼電器組成中繼控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，為煤礦、礦山提升機的節(jié)能安全提供了一種可靠的控制設備。
文檔編號H02J9/06GK201928233SQ20112001092
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者許登舉 申請人:開封市中南電器技術有限公司