一、項目概述 北票煤業是由省市縣三級政府協調組建的股份制民營企業，公司以煤炭采選、油頁巖采煉、機械制造加工制造為主業。公司下設冠山煤礦、三寶煤礦、臺吉四井、臺吉豎井、九道嶺煤礦、選煤廠、鐵路運輸部、機電總廠、精密鑄造廠、耐火材料廠、水泥廠、北塔油頁巖公司等生產經營單位。 北票煤業九道嶺礦提升機采用技術落后的轉子串電阻交流調速電氣傳動方案，存在著較大的能量浪費；調節性能差；負荷啟動對電機及電網沖擊大，破壞設備絕緣、機械磨損加劇、降低設備使用壽命等突出問題。 針對系統存在的問題，本著節能降耗并實現科技進步的目的，榮信公司采用高壓變頻系統替換了原有落后的控制方式，除可避免上述技術缺陷外，高壓變頻還可節約大量電能，提高運力外，同時也是對企業降低運營成本，提升生產效率的有效手段。

二、原系統存在的問題   

● 轉子回路串接電阻，消耗電能造成能源浪費； ● 因為電阻只能分級切換，該調速方式屬于有級調速。它的固有缺點是設備運行不平穩，易引起電氣及機械沖擊； ● 起動電流和切換電流沖擊大； ● 線繞電機滑環存在接觸不良問題，容易引起設備故障； ● 設備體積大，發熱嚴重使工作環境惡化（甚至使環境溫度高達60℃以上）； ● 設備維護工作量大、維護費用高； ● 功率因數低。

三、變頻改造方案

根據負載情況，普通高壓變頻器無法滿足提升機系統的正常運行，故榮信公司采用RHVC-A06/2500-TF型四象限變頻器一套，采用全數字PLC電控系統一套，共同組成全新的提升機變頻電控系統，適用于2*1000kW雙機提升系統，同時老系統作為備用。

3.1高壓變頻系統主要工作特性： ① 采用矢量控制技術實現主井提升機的正力和負力四象限牽引，實現電機的四象限運行； ②按PLC電控系統給定的速度圖和有關指令實現主井提升機的速度控制； ③具有優良的調速性能； ④實現與機械制動閘的協調控制； ⑤具有在整個轉速范圍內空載及負載條件下優良的機械特性和滿足10噸提升的帶負載能力； ⑥具有完善的故障診斷和保護能力 3.2變頻器參數： 高壓變頻器容量: 2500kVA 額定輸入電壓/允許變化范圍： 6kV?10% 額定輸入頻率/允許變化范圍：50?10%Hz 系統輸出電壓：0～6kV 頻率輸出范圍：5～50Hz 輸出頻率分辨率：0.01Hz 變頻裝置效率：額定負載下 ≥96.5% 功率因數：＞0.95 諧波畸變：輸入電壓<2%，輸出電壓<3%，輸出電流<3%< span=""> 過載能力： 110%、1分鐘 輔助電源：380V?10%  AC  50?1 Hz （三相四線） 控制方式： 閉環/開環 操作鍵盤： 嵌入式人機界面（中文） 環境濕度： ＜95%，  冷卻方式:  熱管散熱 絕緣等級： F級 噪聲等級：≤80dB 防護等級:    IP21

四、變頻器原理說明

榮信高壓變頻裝置已通過國家權威高壓變頻裝置測試中心—國家電控配電設備質量監督檢驗中心檢驗（型式試驗），提升機四象限變頻經過科技成果鑒定。

榮信RHVC系列高壓變頻器采用直接高壓輸入，直接高壓輸出（高-高）的方式，省去了輸出升壓變壓器，采用1700V高壓IGBT模塊，每相6組串聯滿足6kV高壓輸出，大大簡化了系統結構，提高系統的可靠性。

RHVC系列高壓變頻器采用目前國際流行的功率單元串聯多電平技術，每個功率單元都是一臺三相輸入、單相輸出的脈寬調制型四象限低壓變頻器，技術可靠，結構和性能完全一致，極大的提高了高壓變頻器的可靠性與維護性；采用疊波技術，最大限度的消除了高壓變頻器輸出電壓中的諧波含量，電壓波形接近于標準的正弦波，大大改善了變頻器的輸出性能，是真正的“完美無諧波”高壓變頻器。

單個功率單元主電路結構如下所示：

功率單元主要由可控整流電路、逆變電路、控制電路、驅動電路、故障檢測電路、通訊電路、顯示電路等組成，單元輸入側串有回饋電抗器。另外，每個功率單元都能顯示自己的中間直流電壓值、工作狀態和故障信息等。當功率單元發生故障后將會向控制柜發出信號，控制機將會及時的處理。 針對本項目，榮信公司采用最優的每相6個單元串聯疊加方式，主電路如下所示：

變頻改造后帶來的收益： 交流電機因為其結構簡單、體積小，重量輕、壽命長、故障率低、維修方便、價格便宜等諸多優點得以廣泛應用，而交流變頻拖動的提升主傳動系統因為其低速調速平穩、能重載起動、有較強的過載能力等優良的性能將是礦井提升的發展方向。            

采用牽引型高壓變頻調速裝置的變頻調速提升系統與交流繞線電機轉子串電阻調速方式對比，將給用戶帶來以下收益：

◆  提升機系統安全得以提高，操縱更加容易     系統能自動高精度地按設計的提升速度圖控制提升速度，極大地降低了提升機的操縱難度；減速時電力制動自動減速，提升機司機無需再用施閘手段控制提升機減速，避免了超速、過卷的發生，杜絕了人工操作失誤。 ◆  檢繩對罐運行平穩受控     特別設計的檢繩對罐運行程序，在鋼絲繩維護檢查及罐道檢查時,司機只需通過簡單操作就可使絞車平穩運行在0—0.5m/s之間的任意速度。 ◆   提升系統電能消耗明顯下降     每年可節約電能消耗約20-40%。     變頻調速時轉子電阻被短接，加、減速階段消耗在電阻上的大量電能被節約，系統減速時電機產生的能量直接向電網反饋。 ◆  功率因數顯著增加     功率因數將從轉子串電阻調速的0.8左右提高到0.95以上，大大提高了設備對電網容量資源的利用率，減少了因無功電流引起的線路損耗。 ◆  生產效率進一步提高     能可靠的按系統設計的最短時間加、減速，顯著縮短了一次提升時間，提高生產效率。徹底解決了傳統系統中用制動閘施閘或電機斷電自然減速來操控低速運行時，速度波動大、難于控制又不安全的難題；  ◆  電機發熱大幅減輕     與轉子串電阻調速相比電機定子溫度平均下降10?C左右，轉子溫度平均下降20?C左右,使電機運行的故障率大幅度減少。 ◆  系統維修量大幅度減少     由于實現了提升全過程的電力牽引與電力制動，變頻器能實現能量的雙向流動四象限運行，機械閘只有在停車和安全回路保護動作時才起作用，因此閘瓦的磨耗大幅度減少；     由于變頻運行機械特性很硬，不易發生鋼繩打滑，這將明顯減少鋼繩和鋼繩襯墊磨損；     由于電壓和頻率均連續可調，電動機的起動電流可得到有效控制，轉矩沖擊不再存在，明顯地減少轉子電阻有級變速出現的齒輪箱和鋼絲繩等設備的機械故障，減少了設備的維修量和維修費用。 ◆  人員和設備工作條件得到改善     由于大功率調速電阻群無需使用，將徹底解決工作現場環境溫度過高的問題；     由于減速過程用電力制動代替機械制動，可消除機械制動閘瓦磨損造成的飛塵，司機的工作條件的將得到明顯的改善；     無諧波污染，不干擾其他設備H橋串聯多電平高壓變頻器在本質上幾乎不存在諧波污染，不需增加治理投資；高壓變頻系統對生產設備、安全設備和通訊設備等其他設備不造成任何干擾。 五、結論 榮信四象限高壓變頻器具有高度實用性和易用性，該設備用于礦井提升機電機控制： 1) 智能控制，節約人工。 2) 按需靈活調整，節能顯著,改善工作環境。 3) 軟啟動,對電機機沖擊小，延長設備使用壽命。 4) 對供電回路檢測精準，對負載保護完善，保護及時合理，保障系統安全。 5) 可縮短提升時間，提高提升機的生產效率。 未來社會效益：該產品為煤礦井系統切實所需的安全節能高效設備。眾所周知，在國內各種能源需求應用中煤炭遙居首位，且今后也將長期依賴。故該產品市場潛力巨大，得到廣泛推廣應用后，其每年可節約電能過百萬，如在其它領域（如風機、泵類等）應用節能效果同樣顯著。若全面普及，每年可節約數千萬資金，值得在行業內大力推廣使用。 參考文獻： RHVC高壓變頻器用戶手冊．榮信電力電子股份有限責任公司  趙承荻． 電機與電氣控制技術2002.8 韓安榮． 通用變頻器及其應用[ M]．北京：機械工業出版社 ， 2 0 0 4 ．   李華德等．交流調速控制系統[M]．北京：電子工業出版社，2003：23～35，93～97. 陳伯時，陳敏遜．交流調速系統[M] (第2版). 北京：機械工業出版社，2005.