煤矿电动机应急调速系统探究.docx

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1、煤矿电动机应急调速系统探究针对变频器发生故障时很难在较短时间内恢复正常运行的问题，设计了煤矿电动机应急调速系统。该系统采用应急变频装置替代故障的原始变频器来控制电动机：当原始变频器发生故障时，主控单元根据电动机和变频器的故障状态实时控制应急变频装置；当应急变频装置的输出到达电动机的运行条件时，切换装置立即动作，进而实现应急变频装置对电动机转速的稳定控制。仿真结果表明，该系统在原始变频器故障的情况下能够快速接入应急变频装置，具有较好的调速性能。关键词：电动机；应急调速；应急变频装置随着计算机和电力电子技术的迅速发展，采用变频器控制的电动机调速系统逐步代替了传统的电动机调速系统。基于电力电子技术的

2、变频器调速控制系统具有快速、稳定的特点，在工业应用中得到了普及，成为主流的调速设备。但是，变频器的主电路是由电力电子开关器件组成，当发生故障时很难在较短的时间内恢复正常运行，所以一旦故障就会导致电动机非正常运行，影响煤矿生产系统的正常运行。针对这一问题，本文设计了一种煤矿电动机应急调速系统。该系统由应急变频装置、主控单元和切换装置等组成，主控单元根据电动机和变频器的故障状态，采用模糊算法实时控制应急变频装置的输出，一旦应急变频装置的输出到达电动机运行条件，切换装置立即动作，进而实现应急变频装置对电动机的稳定控制。系统构造及工作原理煤矿电动机应急调速系统构造如图所示，其中应急变频装置参数与原始变

3、频器控制参数一样。主控单元采集并处理电动机和原始变频器的运行信息，用于判定能否出现故障，一旦检测到原始变频器发生故障，即对切换装置和应急变频装置施行控制。切换装置根据主控单元的信号，将应急变频装置与故障变频器进行切换。应急变频装置在的指令下立即启动，并根据的输入信号来控制输出频率，进而控制电动机转速。煤矿电动机应急调速系统工作原理如图所示。若电动机在原始变频器故障后处于转动状态，则切换系统中的锁相环同步控制器。当锁相环同步控制器检测到应急变频装置与电动机同频同相时，将应急变频装置与电动机的接触器闭合，进而实现应急变频装置对电动机转速的稳定控制；若电动机在原始变频器故障后处于停止状态，则采用应急

4、变频装置重新启动电动机。系统硬件设计应急变频装置应急变频装置为交直交构造，其电路构造如图所示。该装置主要由主电路和控制电路组成，其中主电路包括整流器、直流侧滤波器、逆变器。整流器用于将三相沟通信号转换成直流信号，直流侧滤波器用于吸收整流侧和逆变侧的脉动电压，逆变器则用于将直流信号转换成沟通信号。控制电路由转速检测电路、运算电路、驱动电路和保护电路等组成。检测电路主要用于检测系统的电压、频率等信息。运算电路主要负责处理反应信号，得到输出信号的参考值。驱动电路用于控制开关器件的通断。保护电路用于保护变频器和电动机。系统软件设计要使煤矿电动机应急调速系统快速、稳定地投入运行，应急变频装置必须具有较快

5、的启动速度，以便及时代替原故障变频器。主程序煤矿电动机应急调速系统主程序流程如图所示。当主控单元检测到原变频器发生故障时，实时启动应急变频装置。应急变频装置导入原变频器的参数和工作频率参数，然后将模糊子程序导入其控制系统。主控单元切换程序主控单元切换程序流程如图所示。首先判定原变频器故障后电动机能否停机，若电动机处于停机状态，则切换程序重新启动电动机；若电动机没有停机，在故障变频器停止工作后，延时，启动应急变频装置并封锁其输出，通过锁相环同步控制器检测应急变频装置相位和频率能否与电动机一致，一旦检测到同频同相，则切换程序通过控制接触开关控制电动机继续工作。仿真验证为验证煤矿电动机应急变频调速系

6、统的快速响应能力，在环境下建立系统模型，如图所示。详细参数如下：额定功率，额定电压，频率，定子电感，定子电阻，转子电感，转子电阻，转动惯量，直流电压，电磁常数。原变频器在时发生故障情况下的电动机输出电流和转速曲线如图所示。从图可看出，原变频器故障前，电动机的电流和转速都处于稳定运行状态；发生故障时，电动机电流降为，转速也逐步下降，直至电动机处于停机状态。以图所示的电动机停机状态为例，在该状态下投入应急变频装置后的电动机输出电流和转速曲线如图所示。从图可看出，应急变频装置开场时处于封锁状态，电动机处于停机状态，输出电流为；时开场启动电动机并接入应急变频装置，电动机转速缓慢上升，直至到达额定转速；电动机输出电流由开场较大的启动电流过渡到稳定运行状态下的电流，讲明煤矿电动机应急变频调速系统具有快速响应能力。介绍了一种煤矿电动机应急调速系统的整体设计，在平台对系统可行性进行了验证。仿真结果表明，该系统在原始变频器故障的情况下，能够快速接入应急变频装置，具有较好的调速性能。