提升机交流双控高压矩阵变频电控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种提升机电控系统。一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜（A），高压矩阵变频器柜（B）以及操作台（E），所述高压矩阵变频器柜内包括一个变压器柜，两个功率柜，以及一个切换柜和一个控制柜，所述高压真空开关柜经所述变压器柜给功率柜和功率柜提供三相电源，所述控制柜内安装有两套PWM控制系统，分别控制连接功率柜和功率柜，所述切换柜也控制连接功率柜和功率柜，所述操作台（E）和切换柜控制连接，两个功率柜的功率输出端分别通过切换柜连接电动机。采用真空接触器控制变频频率转换，由性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换，为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一种可靠的控制设备。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种提升机电控系统，特别是涉及一种矿井提升机交流双控高压 矩阵变频电控系统。
技术介绍
目前，中国和世界其他产煤国家的矿山矿井提升机电控系统大多采用独立的控制 方法，特别是近几年发展采用PLC技术的程序在使用与维护中存在一定的技术难度，造成 对电控系统故障的分析和处理困难，进而对矿业的正常生产和安全生产造成一定的影响。随着全球节能降耗的要求，变频技术在各行业得到广泛应用，特别是高压变频器 在矿井提升机上得到广泛应用。采用大功率单元串联的叠波技术生产的变频高压由多独立 电源级联，多电平变频高压，将多个单相全桥单元叠加起来，实现多电平叠加输出。特别是三相IGBT全控桥同步整流为直流环节电容器充电，由电容器上的电压提 供IGBT组成单相H形桥式逆变电路，见图1普通高压变频器功率单元原理图，由于电容器 自身问题，很难保证变频器的长期工作，特别是高压大功率负荷下的稳定性和可靠性需要 采用旁路方式补助。所以，此类高压变频器应用在矿井提升机电控系统中存在着非常大的 不安全因素。
技术实现思路
本技术针对现有技术不足，提出一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系 统。采用真空接触器控制变频频率转换，由性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换， 为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一种可靠的控制设备。本技术所采用的技术方案—种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜(A)，高压矩阵 变频器柜(B)以及操作台(E)，所述高压矩阵变频器柜(B)内包括一个变压器柜，两个功率 柜(1、2)，以及一个切换柜(3)和一个控制柜(4)，所述高压真空开关柜(A)经所述变压器柜 给功率柜(1)和功率柜(2)提供三相电源，所述控制柜(4)内安装有两套PWM控制系统，分 别控制连接功率柜(1)和功率柜(2 )，所述切换柜(3 )也控制连接功率柜(1)和功率柜(2 )， 所述操作台(E)和切换柜(3)控制连接，两个功率柜(1、2)的功率输出端分别通过切换柜 (3)连接电动机。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压电源经高压真空开关柜(A) 接入变压器柜，所述变压器柜内设有η个二次边线圈分别输出三相电压电流连接两组并联 的矩阵功率单元AFR，所述每组的η个矩阵功率单元AFR分别连接各自的控制单元，每组的 η个矩阵功率单元AFR串连并连后分别通过高压真空接触器(ZJl和ZJ2)连接构成行母线 输出端(m和N2)，再连接功率控制转换开关(HK)，所述控制单元依据输出的电压确定矩阵 功率单元AFR的终端输出U1、VI、Wl接到一个高压真空接触器(ZJ3)的进线上，U2、V2、W2 接到另一台高压真空接触器(ZJ4)的进线上；所述两个高压真空接触器受控连接功率控制3转换开关(HK)，两个高压真空接触器(ZJ3、ZJ4)的出线端连接矿井提升机的主电动机，所 述η为自然数。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括PLC控制柜(D)，低压电源柜 (C)，所述低压电源柜(C)为操作台(E)和PLC控制柜(D)提供工作电源。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，PLC控制柜(D)含有两个主控系 统，所述两个主控系统的电源分别通过一个断路器(QM1、QM2)引入并连接到PLC的电源端 子L、N上，第一个主控系统的PLC主机的C0M、DI0、DI1、DI3连接在提升机主轴上的编码器； 第二个主控系统的PLC主机的0C0M、0DI0、0DI1、0DI3端连接到提升机上主轴的编码器上。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，含有中继控制转换电路，所述中 继控制转换电路根据控制系统的需要设置Jl一JN个中间继电器，每只中间继电器有4对常 开常闭触点，两个主控系统的PLC主机的DI5 — DIN个端子和DOO—DON个端子依据扩展单 元而确定的端子与中继控制转换电路中的中间继电器连接，所述中间继电器与两个主控系 统通过转换开关(HK)在提升机故障时互相转换，其中N为自然数。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，高压真空开关柜(A)采用 TGZG-400型高压真空开关柜，高压矩阵变频器采用日本安川节能型内置能量反馈高压矩阵 变频器。所述的提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，操作台(E)面板设有功能转换开 关，操作按钮，主令控制手把，以及一全数字式深度指示器，稳压电源和中继继电器；操作台 内装工业控制机和视频分配系统，所述中继继电器与第一主控系统和第二主控系统互相连 接。本技术的有益积极效果1、本技术矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，结构简单，技术先进， 容易安装，占地面积小，操作转换简便，一旦运行中出现故障，另一套即可投入运行。采用日 本安川超节能内置能量反馈高压矩阵变频器，供电用TGZG-400高压双回路真空开关柜，由 性能优良的中间继电器组成中继控制系统转换，为煤矿、矿山提升机的节能安全提供了一 种可靠的控制设备。2、本技术矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，采用真空接触器控制 变频频率转换，没有电容器充放电引起的高次谐波，具备双向电流运行的特性，特别在提升 机减速时可以将电机侧的能量反馈给电源侧，达到高效节能的作用。附图说明图1为普通高压变频器功率单元原理图；图2为本技术矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系统构成图；图3为本技术双功率高压矩阵变频器系统构成图；图4为本技术双功率高压矩阵变频器工作转换电路；图5为本技术双控制中继转换控制系统图；图6为本技术主控PLC主机示意图；图7为本技术备用主控PLC主机示意图。具体实施方式实施例一参见图2 图7，本技术矿井提升机交流双控高压矩阵变频电控系 统见图2，TGZG-400高压真空开关柜A，它具备提升机电控系统的保护要求，符合煤矿安全 规程中规定的双电源进线。开关柜提供给高压矩阵变频器B三相电源，经变压器柜提供给 矩阵功率柜1和矩阵功率柜2，两套PWM控制系统装进一台控制柜内，便于双控功率转换， 见图3，功率输出通过切换柜连接电动机。见图4，三相6kv或IOkv高压电源经真空开关柜 进入矩阵变频变压器柜Tl，根据所需电压要求，η个二次边线圈分别输出三相电压电流连 接矩阵功率单元AFR，由η个矩阵功率单元AFR串连并连后由ZJl和ZJ2高压真空接触器 连接1、2、3、4、5、6行母线输出端构成附和N2，HK是功率控制转换开关，控制单元UFl和控 制单元UF2在一台控制柜内。依据输出的电压确定矩阵功率单元AFR的终端输出U1、VI、 Wl接到高压真空接触器ZJ3的进线上，U2、V2、W2接到另一台高压真空接触器ZJ4的进线 上。高压真空接触器ZJ3的出线端Dl接到高压真空接触器DDl上，D2接到DD2上，D3接 到DD3上。DD1、DD2、DD3连接矿井提升机的主电动机。提升机工作时需确定高压矩阵变频 器和控制系统的工作位置，确定UFl工作时，转换开关HK选择UFl工作。中继板Jl-JN中 间继电器本身就已接通UFl的控制系统，见图5，如果UFl控制系统或者变频器出线故障可 将HK选择至UF2控制系统，此时，中继板的中间继电器动作吸合，切断UFl控制系统及操作 系统的控制，与UF2构成一套完整的电控系统，UFl可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提升机交流双控高压矩阵变频电控系统，包括高压真空开关柜（Ａ），高压矩阵变频器柜（Ｂ）以及操作台（Ｅ），其特征是：所述高压矩阵变频器柜（Ｂ）内包括一个变压器柜，两个功率柜（１、２），以及一个切换柜（３）和一个控制柜（４），所述高压真空开关柜（Ａ）经所述变压器柜给功率柜（１）和功率柜（２）提供三相电源，所述控制柜（４）内安装有两套ＰＷＭ控制系统，分别控制连接功率柜（１）和功率柜（２），所述切换柜（３）也控制连接功率柜（１）和功率柜（２），所述操作台（Ｅ）和切换柜（３）控制连接，两个功率柜（１、２）的功率输出端分别通过切换柜（３）连接电动机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许登举，
申请(专利权)人：开封市中南电器技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41