一种提升绞车的电控无功补偿系统及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种提升绞车的电控无功补偿系统，包括SIMATIC-TDC、编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、提升绞车伺服电机、检测装置、工控机和显示器，所述的无功补偿装置内部设有电容器、电抗器和晶闸管；所述的SIMATIC-TDC分别与编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、检测装置和工控机相连接，无功补偿装置内部的电容器和电抗器一端与电网相连接，另一端与提升绞车伺服电机相连接，提升绞车伺服电机分别与编码器一、编码器二和变频器内部的IGBT模块相连接。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：发明有效的实现了对提升绞车的实时控制，实现了谐波电压的稳定、功率因数的矫正、无功补偿，大大地节约了电能，适合大范围的推广和应用。
【专利说明】一种提升绞车的电控无功补偿系统及其使用方法
[0001]
【技术领域】
本发明涉及提升绞车【技术领域】，特别涉及一种提升绞车的电控无功补偿系统及其使用方法。
[0002]
【背景技术】
提升绞车作为提升设备承担着矿井提升原煤、矸石、升降人员、下放材料及设备等任务，其运行性能的好坏与优劣不仅直接影响到矿山的正常生产和产量，而且会影响到设备和人身的安全，因此，提升绞车无论是在技术上和设备质量上都必须有足够的安全保障，传统提升绞车控制系统采用转子串接电阻调速是根据转子串接电阻值的大小，通过操作人员同时施加机械闸，利用机械制动和电机拖动的合成特性来的到要求的速度。这样做，不仅耗电量大，闸瓦磨损快，而且操作人员工作非常紧张，安全性、可靠性差。变频调速是通过改变电机定子电源频率的方法，无需制动闸的参与就可获的所需的速度。电机的功率与电源的频率成正比，改变电源频率既实现了调速又节约了电能。
[0003]
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种提升绞车的电控无功补偿系统及其使用方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
一种提升绞车的电控无功补偿系统，包括SIMATIC-TDC、编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、提升绞车伺服电机、检测装置、工控机和显示器，所述的无功补偿装置内部设有电容器、电抗器和晶闸管；所述的SIMATIC-TDC分别与编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、检测装置和工控机相连接，无功补偿装置内部的电容器和电抗器一端与电网相连接，另一端与提升绞车伺服电机相连接，提升绞车伺服电机分别与编码器一、编码器二和变频器内部的IGBT模块相连接。
[0005]所述的电容器为三个电容三角接结构。
[0006]所述的电抗器为干式铁芯滤波电抗器。
[0007]一种提升绞车的电控无功补偿系统的使用方法，按以下步骤完成:
(O首先进行开车前的准备，然后启动提升绞车；
(2)当司机在操作台对提升绞车进行实体操作时，电容器、电抗器和晶闸管对提升绞车伺服电机的谐波电压进行感性调节，同时变频器内部的IGBT模块对提升绞车伺服电机的谐波电压进行调节，并通过SIMATIC-TDC计算出功率因数、无功功率以及电压有效值，形成触发脉冲触发无功补偿各部分，实现对提升绞车的电控无功补偿；
(3)编码器一和编码器二输出的数字脉冲与提升绞车伺服电机的转速成正比，编码器一用于提升绞车速度和行程的显示，编码器二用于速度保护，两个编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升绞车速度和行程的显示和速度保护；
(4)当提升绞车因发生故障在中途停车，工控机和显示器上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车；同时通过检测装置、工控机和显示器可监视频率指令、输出频率、输出电流、电动机转速、输出电压指令、主回路直流电压、输出功率、力矩指令、输入端子的状态、运行状态和软件编号； (5)当提升绞车伺服电机所传动的位能负载下放时，提升绞车伺服电机将处于再生发电制动状态；或当提升绞车伺服电机从高速到低速减速、停车时，提升绞车伺服电机也处于再生发电状态，通过控制直流母线电压，采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动，提高了系统的效率；
(6)当停电时，SIMATIC-TDC保证提升绞车能实现二级制动，并作好提升绞车的后备保护，避免机械冲击力，活卷筒和死卷筒的制动机构能单独作用；
(7)一次提升过程结束，下次提升重复之前的步骤。
[0008]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:
本发明具有结构简单、安装简便、操作方便、科学实用、运算速度快、处理数据量大等特点，在最小频率时输出最大转矩，获得良好的低频特性、稳定的低速爬行和平滑的调速性能，最大限度的减少了惯性带来的电气和机械冲击，使系统在整个过程中平稳运行，同时IGBT模块大大降低了提升绞车伺服电机发出的噪声，本发明有效的实现了对提升绞车的实时控制，实现了谐波电压的稳定、功率因数的矫正、无功补偿，大大地节约了电能，适合大范围的推广和应用。
[0009]
【专利附图】
【附图说明】
图1是本发明的结构框图。
[0010]
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进一步说明:
如图1所示，本发明一种提升绞车的电控无功补偿系统，包括SIMATIC-TDC、编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、提升绞车伺服电机、检测装置、工控机和显示器，所述的无功补偿装置内部设有电容器、电抗器和晶闸管；所述的SIMATIC-TDC分别与编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、检测装置和工控机相连接，无功补偿装置内部的电容器和电抗器一端与电网相连接，另一端与提升绞车伺服电机相连接，提升绞车伺服电机分别与编码器一、编码器二和变频器内部的IGBT模块相连接，所述的电容器为三个电容三角接结构，所述的电抗器为干式铁芯滤波电抗器。
[0011]本发明的使用方法，按以下步骤完成:
(1)首先进行开车前的准备，然后启动提升绞车；
(2)当司机在操作台对提升绞车进行实体操作时，电容器、电抗器和晶闸管对提升绞车伺服电机的谐波电压进行感性调节，同时变频器内部的IGBT模块对提升绞车伺服电机的谐波电压进行调节，并通过SIMATIC-TDC计算出功率因数、无功功率以及电压有效值，实现对提升绞车的电控无功补偿；
(3)编码器一和编码器二输出的数字脉冲与提升绞车伺服电机的转速成正比，编码器一用于提升绞车速度和行程的显示，编码器二用于速度保护，两个编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升绞车速度和行程的显示和速度保护；
(4)当提升绞车因发生故障在中途停车，工控机和显示器上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车；同时通过检测装置、工控机和显示器可监视频率指令、输出频率、输出电流、电动机转速、输出电压指令、主回路直流电压、输出功率、力矩指令、输入端子的状态、运行状态和软件编号；
(5)当提升绞车伺服电机所传动的位能负载下放时，提升绞车伺服电机将处于再生发电制动状态；或当提升绞车伺服电机从高速到低速减速、停车时，提升绞车伺服电机也处于再生发电状态，通过控制直流母线电压，采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动，提高了系统的效率；
(6)当停电时，SIMATIC-TDC保证提升绞车能实现二级制动，并作好提升绞车的后备保护，避免机械冲击力，活卷筒和死卷筒的制动机构能单独作用；
(7)一次提升过程结束，下次提升重复之前的步骤。
[0012]普通变频器虽然可以输出较低的频率，但输出力矩小，特性较软，应用于提升位能负载时，起动瞬间总要溜车，采用本发明，实时监测提升绞车伺服电机上的负载，应用直接控制技术，实现闭环调节，改善低频特性，达到了在整个运行过程都能输出满足负载要求，完全避免了重载溜车现象。
【权利要求】
1.一种提升绞车的电控无功补偿系统，其特征在于，包括SIMATIC-TDC、编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、提升绞车伺服电机、检测装置、工控机和显示器，所述的无功补偿装置内部设有电容器、电抗器和晶闸管；所述的SIMATIC-TDC分别与编码器一、编码器二、变频器、无功补偿装置、检测装置和工控机相连接，无功补偿装置内部的电容器和电抗器一端与电网相连接，另一端与提升绞车伺服电机相连接，提升绞车伺服电机分别与编码器一、编码器二和变频器内部的IGBT模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种提升绞车的电控无功补偿系统，其特征在于，所述的电容器为三个电容三角接结构。
3.根据权利要求1所述的一种提升绞车的电控无功补偿系统，其特征在于，所述的电抗器为干式铁芯滤波电抗器。
4.根据权利要求1所述的一种提升绞车的电控无功补偿系统的使用方法，其特征在于，按以下步骤完成: (O首先进行开车前的准备，然后启动提升绞车； (2)当司机在操作台对提升绞车进行实体操作时，电容器、电抗器和晶闸管对提升绞车伺服电机的谐波电压进行感性调节，同时变频器内部的IGBT模块对提升绞车伺服电机的谐波电压进行调节，并通过SIMATIC-TDC计算出功率因数、无功功率以及电压有效值，形成触发脉冲触发无功补偿各部分，实现对提升绞车的电控无功补偿； (3)编码器一和编码器二输出的数字脉冲与提升绞车伺服电机的转速成正比，编码器一用于提升绞车速度和行程的显示，编码器二用于速度保护，两个编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升绞车速度和行程的显示和速度保护； (4)当提升绞车因发生故障在中途停车，工控机和显示器上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车；同时通过检测装置、工控机和显示器可监视频率指令、输出频率、输出电流、电动机转速、输出电压指令、主回路直流电压、输出功率、力矩指令、输入端子的状态、运行状态和软件编号； (5)当提升绞车伺服电机所传动的位能负载下放时，提升绞车伺服电机将处于再生发电制动状态；或当提升绞车伺服电机从高速到低速减速、停车时，提升绞车伺服电机也处于再生发电状态，通过控制直流母线电压，采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动，提高了系统的效率； (6)当停电时，SIMATIC-TDC保证提升绞车能实现二级制动，并作好提升绞车的后备保护，避免机械冲击力，活卷筒和死卷筒的制动机构能单独作用； (7)一次提升过程结束，下次提升重复之前的步骤。
【文档编号】H02J3/18GK104201688SQ201410289848
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】王旭, 郑奇, 王忠奇 申请人:沈阳华端电气自动化控制技术有限公司