(4)系統(tǒng)四象限運行分析
電機正轉,電機的輸出轉矩通過減速機轉換后作用在皮帶機的驅動輪轂上,并與上層皮帶自重沿傳輸面重力分量作用在皮帶機驅動輪轂上的 力矩組合,電機工作在第一象限。當皮帶上煤后,煤的重量沿皮帶傳輸方向的分力也作用在驅動輪轂上,并使驅動力矩逐漸增大,當驅動力矩超過摩擦力力矩后,驅動輪轂的轉速將加速轉動,通過機械連接使得電機轉子也加速轉動,其速度超過電機的同步轉速;此時電機處于反轉再生狀態(tài),電機工作在第二象限。當電機反轉時,則工作在第二、四象限。
電機運行在第一、三象限時為電動態(tài),其定子中的旋轉磁場、電機的輸出電磁轉矩與轉子的轉向同向,電機輸出的電磁轉矩是轉子的驅動力矩,此時電機從電網(wǎng)吸收的電能大部分有電磁轉矩作用到轉子上以機械能形式輸出。當電機運行在第二、四象限時為再生態(tài),由于轉子切割磁力線的方向發(fā)生了改變,故電機作用到轉子上的帶電磁轉矩方向也發(fā)生改變,成為轉子的制動阻力力矩;此時電機轉子被負載的合成力矩拖著以超過同步轉速的速度轉動,負載作用在皮帶機的驅動輪轂上的機械能有電機反饋回電網(wǎng)。變頻器驅動三相異步電機工作在四個象限的示意圖如下:

五、調試注意事項
1、整流器電壓環(huán)PI參數(shù)調節(jié)
當變頻器在現(xiàn)場安裝后,由于現(xiàn)場電源側變壓器的電感等原因,變頻器的PWM整流可能會出現(xiàn)以下情況:
(1)整流器運行輸出過電壓(OV),當出現(xiàn)過電壓時適當降低電壓環(huán)比例系數(shù)和積分系數(shù),增大比例系數(shù)KP可加快電壓的動態(tài)響應,但KP過大容易產(chǎn)生振蕩。增大積分系數(shù)KI可加快電壓的動態(tài)響應,但KI過大會導致電壓超調且容易產(chǎn)生振蕩。通常先調節(jié)比例系數(shù)KP,在保證系統(tǒng)不振蕩的前提下盡量增大KP值,然后調節(jié)積分系數(shù)KI,使系統(tǒng)既有快速的動態(tài)響應又超調不大。
(2)整流器運行輸出電壓波動大,此時適當降低電壓環(huán)動態(tài)比例系數(shù)和動態(tài)積分系數(shù)。
(3)整流器運行過電流(OC),此時可適當調低電流環(huán)比例系數(shù)和積分系數(shù)。通過對電流環(huán)的調節(jié)改變有功電流分量和無功電流分量的動態(tài)響應。增大比例系數(shù)KP可加快電流環(huán)的動態(tài)響應,但KP過大容易產(chǎn)生振蕩。增大積分系數(shù)KI可加快電流的動態(tài)相應,但KI過大電流超調且容易產(chǎn)生振蕩。通常先調節(jié)比例系數(shù)KP,在保證電流不振蕩的前提下盡量增大KP值,然后調節(jié)積分系數(shù)KI,使系統(tǒng)既有快速的動態(tài)響應又超調不大。
2、抱閘與松閘的控制,抱閘系統(tǒng)的開閘信號由集控系統(tǒng)給出,開閘后反饋信號給集控系統(tǒng),變頻器起車;停車時集控系統(tǒng)給出停車信號變頻器減速,當變頻器到0Hz是繼電器輸出信號,抱閘系統(tǒng)抱閘。
3、整流與逆變的起、停車順序,啟動時集控系統(tǒng)先給整流器起車信號,整流起車后延時5s給出逆變起車信號,逆變起車;停車時,逆變減速到0Hz,運行繼電器輸出信號停止后整流停車。
六、變頻器參數(shù)設定

七、結束語
經(jīng)過變頻技術改造后皮帶機系統(tǒng)運行良好,并有以下優(yōu)點:
1、優(yōu)越的軟啟動、軟停車特性。防爆變頻器的啟動、停止時間是任意可調的(1-60min),同時為了平穩(wěn)起動,還可匹配其具備的S型加減速時間,這樣可將皮帶機起停時產(chǎn)生的沖擊減小至最小,這是其他驅動器難以達到的。
2、驗帶功能。煤礦的生產(chǎn)運輸系統(tǒng)多以皮帶機為主,運輸系統(tǒng)檢修維護,低速驗帶功能是皮帶機檢修的主要要求,變頻調速系統(tǒng)為無極調速的交流傳動系統(tǒng),在空載驗帶狀態(tài)下,變頻器可調整電機工作5%-100%額定帶速范圍內任意帶速。
3、穩(wěn)的重載起動。皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動,必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式,低頻運轉最大可輸出1.5倍額定轉矩,因此最適于“重載起動”。
4、動調速、節(jié)電效果明顯。對應于煤礦的特殊生產(chǎn)條件,有時,煤的產(chǎn)量是極不均勻的,當然皮帶機系統(tǒng)的運煤量也是不均勻的,在負載輕或無負載時,皮帶機系統(tǒng)的高速運行對機械傳動系統(tǒng)的磨損浪費較為嚴重,同時電能消耗比低速運行時大的多,但因生產(chǎn)的需要皮帶機系統(tǒng)又不能隨時停車,采用單獨的控制系統(tǒng)對前級運輸系統(tǒng)的載荷、本機運輸系統(tǒng)的載荷進行分別測量,這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機系統(tǒng),可大大節(jié)約電能。
5、低膠帶張力。由于采用防爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性,至少可降低起動張力30%,如在初期設計選擇膠帶強度時可降低一個標號。在實際應用過程中,由于降低了起動沖擊,皮帶機機械系統(tǒng)的設備損耗也隨之降低,尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。
事實證明英威騰中壓四象限變頻器有著無法比擬的優(yōu)越的產(chǎn)品性能和領先的技術優(yōu)勢,在煤炭行業(yè)的節(jié)能改造應用中能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和良好的社會效益,對于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會發(fā)揮著重要的作用。