經典案例：英威騰CHA100系列四象限變頻器在煤礦下行皮帶上的應用

一、引言
      隨著自動控制技術的飛速發展，四象限變頻器廣泛應用于起重、油田、煤礦等領域，為此公司為了滿足煤礦特有的1140V電壓等級而開發研制了1140V四象限防爆矢量變頻器。四象限變頻器在煤礦主要用于下行皮帶運輸機、提升機以及絞車的調速，除了具有卓越的調速性能之外，四象限變頻器還有非常明顯的節能效果，是煤炭企業技術改造升級和產品更新換代的理想調速裝置。
      本文主要介紹英威騰CHA100-400G-12防爆型四象限變頻器在神華集團寧夏寧魯煤電公司任家莊煤礦下行皮帶運輸機上的成功應用。

二、皮帶運輸系統簡介
      1、帶運輸控制系統由防爆變頻器、液壓抱閘系統、集控系統、皮帶機、減速箱等組成，整個系統的組成如下圖所示：

2、系統負載特點
      皮帶機的工作原理是皮帶機通過驅動輪轂，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能 材料，在皮帶機運行和停止時都儲藏著大量的勢能，這就決定了皮帶機在啟動和停車時應該采用軟啟動和軟停車的方式。
    下行皮帶運輸機運行機構屬于恒轉矩負載，當變頻器在啟動和加速運行時，電機輸出轉矩作用于皮帶驅動輪轂上，電機處于電動狀態，當皮帶上煤后，煤的重量沿皮帶傳輸方向上的分力也作用于皮帶驅動輪轂上，并使驅動力矩逐漸增大，當此力矩大于電機的驅動力矩時，此時皮帶驅動輪轂拖動電機轉動，電機出于再生發電狀態，需要將再生電能通過反饋裝置反送給電網或者消耗在制動電阻上，以防止母線電壓過沖，變頻器過壓。
      負載設備參數表  ：

三、控制要求
  1、皮帶在啟動和停車時要實現軟啟動、軟停車。
   2、啟動轉矩要大，尤其是在重載情況下要平穩啟動。
   3、變頻器要與集控系統、液壓抱閘系統配合好，實現遠程控制和液壓抱閘及時的開抱閘。
四、系統的構成及控制原理
1、系統構成
      (1)、變頻器選擇
      由于下行皮帶在運行時有再生能量產生，電機功率較大，對系統的控制要求也較高，所以選擇高端的可以實現能量雙向流動的INVT-CHA100-400G-12四象限運行矢量變頻器，CHA100系列四象限變頻器既有以下技術特點：
      a、輸入輸出特性
      ◆輸入電壓范圍：1140V±15%
      ◆輸入頻率范圍：47～63Hz
      ◆額定輸入效率：97%以上
      ◆額定輸入功率因數：95%以上
      b、控制性能特性
      ◆控制方式：無PG矢量控制、有PG矢量控制、V/F控制
      ◆過載能力：150%額定電流 60s；180%額定電流 10s
      ◆啟動轉矩：無PG矢量控制：0.5Hz/150% (SVC)；有PG矢量控制：0Hz/180%
      c、功能特性
      ◆優異的主從控制邏輯，分別支持速度控制和轉矩控制的主從方式
      ◆頻率設定方式：數字設定、模擬量設定、485串行通訊設定、多段速設定、模擬量跟蹤運行、Profibus通訊給定、高速脈沖HDI 給定等
      ◆運行方式：檢修運行、應急運行、強迫減速運行
      ◆運行曲線：直線運行、S曲線運行
      ◆起動預轉矩補償
      ◆啟動、停機直流制動
      ◆自動電壓調整功能：當電網電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定
      ◆提供多達30種系統故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能。
      根據現場負載的特點及要求，并結合我公司變頻器的特點，我們配置如下的變頻器，其主要參數如下：
      變頻器參數表 ：

2、系統控制原理
      (1)系統控制原理說明
           變頻器的故障輸出、變頻器停車信號、抱閘開閘反饋、皮帶保護系統信號等為集控系統的輸入信號；
           抱閘系統的開閘信號，變頻器整流運行信號、逆變運行信號為集控系統的輸出信號。
      (2)系統控制接線圖如下：