帶式輸送機是煤礦、礦山
、碼頭理想的高效物料連續運輸設備。隨著生產與技術的不斷發展，帶式輸送機的輸送長度、運量與功率在逐步增大
，用戶對輸送機的啟動
、製動控製和運行特性要求越來越高
，為減輕對機械’和電網衝擊，提高穩定性，調速偶合器、軟起動控製器
、CST、BOSS和變頻器等多項軟拖動與控製技術應用而生，並分別在不同的工況條件下得到了應用
，其性價比直接關係到帶式輸送機運行的可靠性、經濟性。
    近年來，變頻技術在我國有了很大發展
，與傳統的機械調速方式相比，其優越性日趨突出，具有控製精度高
、調速和起動、製動性能優良、節能
、可靠性高、免維護等優點，經濟效益與社會效益顯著，是帶式輸送機產品進行技術創新和產品升級、促進能源節約的重要手段之一，富通新能源不但生產銷售皮帶輸送機而且還銷售木屑顆粒機
、秸稈壓塊機等機械設備。
1、帶式輸送機用變頻調速裝置現狀
    目前，應用在帶式輸送機的拖動與控製中的變頻裝置多為一些中小功率
、低壓變頻器，市場上變頻器的額定電壓通常為380 V或660 V
，1140 V的變頻器應用的相對很少
，其變頻原理以PWM控製
、第四代IGBT直接串連、6脈(mai)衝(chong)變(bian)流(liu)技(ji)術(shu)為(wei)主(zhu)
，雖(sui)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)較(jiao)為(wei)成(cheng)熟(shu)，可(ke)有(you)效(xiao)地(di)改(gai)善(shan)和(he)提(ti)高(gao)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)運(yun)行(xing)性(xing)能(neng)

，但(dan)所(suo)能(neng)控(kong)製(zhi)的(de)單(dan)台(tai)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)受(shou)到(dao)了(le)限(xian)製(zhi)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)的(de)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)工(gong)況(kuang)也(ye)有(you)了(le)很(hen)大(da)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)，同(tong)時(shi)因(yin)變(bian)頻(pin)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)對(dui)電(dian)網(wang)以(yi)及(ji)各(ge)配(pei)套(tao)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)性(xing)能(neng)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)，甚(shen)至(zhi)影(ying)響(xiang)附(fu)近(jin)其(qi)他(ta)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，需(xu)加(jia)入(ru)各(ge)種(zhong)抑(yi)製(zhi)或(huo)吸(xi)收(shou)諧(xie)波(bo)的(de)裝(zhuang)置(zhi)，控(kong)製(zhi)環(huan)節(jie)多(duo)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)整(zheng)機(ji)效(xiao)率(lv)，無(wu)形(xing)增(zeng)加(jia)了(le)設(she)備(bei)維(wei)護(hu)量(liang)。
    一般而言，長運距、大傾角、大(da)運(yun)量(liang)的(de)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)傳(chuan)動(dong)方(fang)式(shi)往(wang)往(wang)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，驅(qu)動(dong)功(gong)率(lv)較(jiao)大(da)，多(duo)台(tai)電(dian)動(dong)機(ji)驅(qu)動(dong)，在(zai)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)軟(ruan)啟(qi)動(dong)與(yu)軟(ruan)製(zhi)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)同(tong)時(shi)，多(duo)台(tai)電(dian)機(ji)間(jian)也(ye)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)功(gong)率(lv)平(ping)衡(heng)
，低(di)壓(ya)變(bian)頻(pin)方(fang)式(shi)已(yi)不(bu)能(neng)適(shi)應(ying)拖(tuo)動(dong)與(yu)控(kong)製(zhi)的(de)需(xu)要(yao)。隨(sui)著(zhe)以(yi)GTO、IGBT、IGCTweidaibiaodeziguanduanqijiandefazhan
，gezhongshihegaoyabianpindezhudianlutuopujiegoudeyanjiujinyibushenru，gaoyadarongliangbianpintiaosujishuqudeletupoxingfazhan。yinci，ruheyouxiaodizhijieliyonggaoyabianpinjishuduidagonglvdaishishusongjidetiaosuqudongxitongjinxingsheji、改進，對提高整機動態穩定性及可靠性、減少故障率、節能降耗等方麵將具有十分重要的現實意義。
2、高壓交流變頻調速裝置技術指標的確定
    通過對高壓大容量的變頻器結構特點分析
，並結合帶式輸送機調速範圍與精度、起動轉矩等的要求
，確定以下主要技術指標做為高壓變頻裝置對帶式輸送機進行調速驅動的設計依據。
    (1)高一高結構，即6 kV輸入／輸出，不需輸出升壓變壓器，簡化和減少變配電環節的設備

，直接適用於6 kV電源係統。
    (2)變頻輸出為單元串聯移相式PWM方式
，輸出相電壓至少為13電平
，線電壓至少為25電平。
    (3) -體化設計，包括輸入幹式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內部連線，可減少占地空間，提高效率，易於現場的管理維護。
    (4)諧波抑製采用36脈衝整流輸入，符合並優於IEEE519～1992及GB/T14519～93標準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求。
    (5)不設濾波器變頻器
，實現輸出正弦電流和電壓波形，使用普通異步電機，且電機不得受到共模電壓和dv/dt的影響。
    (6)不設功率因數補償裝置，在20%～100%的負載變化情況內達到或超過o．95的功率因數。
    (7)采用先進的無速度傳感器矢量控製。
    (8)功率單元和主控係統通訊采用光纖連接
，具有高的通信速率和抗幹擾能力，安全性好。
    (9)起動轉矩滿足1 min200%(每lOmin)的轉矩過載能力，適應帶式輸送機重載起動要求。
    (10)具備功率單元自動旁路功能，旁路時間在250 ms以內
，允許每相有不同的功率單元數量，並采用三相線電壓平衡（中心點漂移技術）
，確保在功率單元故障情況下仍能正常工作，發揮功率單元最大輸出能力。
3、具體設計應用研究
3.1  係統應用設計
    根據以上特點，結合甘肅某煤礦主斜井帶式輸送機的設計參數，設計采用了高壓變頻調速技術
，該機長度為1021 m、傾角達25。，運量Q=350 t／h，經綜合考慮現場安裝實際位置與特點，確定該機帶速V=3. 15 mm/s，膠帶為ST2500鋼繩芯膠帶，帶寬B - 800 mm。傳動裝置為雙電機
，雙滾筒驅動，采用兩台額定輸出功率為600 kW、以先進的矢量控製技術構成的高壓變頻調速裝置對兩台400 kW國產普通6 kV高壓異步電機進行調速控製，其傳動布置及係統構成如圖1所示。
    該機的主要結構特征為：gaoyadianjiyujiansujizhijianweigangxinglianjie，qudongdanyuanzhanyongkongjianxiao
，rongyibuzhi，nengliangchuandidehuanjieshao
，shiqudongxitongdexiaolvgao
，weihugongzuoliangxiao。gaoyaguixitongcaiyongKYN28A戶內金屬鎧裝抽出式金屬封閉開關櫃，1台進線櫃采用雙回路進線形式
，滿足煤礦主斜井供電要求，2台起動櫃為分斷2台變頻器的6 kV電源主開關及變頻器
，實現對2台主電機的直接起動控製及保護，2台旁路櫃作為2台電機接入變頻電源或工頻電源時的轉換開關。
3.2控製係統設計
    結合高壓變頻技術
、jisuanjijishuyijizidongkongzhijishu
，bingtongguoduixianyoukongzhishebeidezonghejishufenxi
，shejiyanzhileyuqudongxiangshiyingdegaidaishishusongjikongzhixitong。gaikongzhixitongjiyuximenziS7-300型PLC邏輯控製
，以嵌入式工控機係統為監控中心
，用來完成整個係統的數據采集、設備控製、信息傳輸及全過程的可視化監控，有效解決以下技術難點。
    (1)拖動電機的控製方式。由於該帶式輸送機為雙電機
、shuangguntongqudong，yinci，ruoliangtaidianjidechuandongdouzuoweidulidesudukongzhi，zezaiyunxingshi，liangtaidianjidezhuanjunanyutiaozheng。weilemanzuliangtaidianjisudutongbu
，youyaoliangtaidianjidezhuanjupingheng，bakongzhixitongshejiweiyigesuduhuan、兩個電流環的主從控製結構。控製框圖如圖2所示。
    (2)lijupinghengkongzhi。youjiaoliuyibudiandongjidejixietexingkezhi，tongyixinghaohegonglvdeliangtaidiandongjidejixietexingxiangtong
，conglilunshangjiang，fuzaizailiangtaidianjijianpingjunfenpei
，liangtaidiandongjigechengdan1／2的負載，但在實際中，由於各種誤差的存在
，負載在兩電機間很難完全平均分配。
    為(wei)解(jie)決(jue)兩(liang)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)矩(ju)和(he)拖(tuo)動(dong)功(gong)率(lv)平(ping)衡(heng)問(wen)題(ti)
，采(cai)用(yong)了(le)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，主(zhu)變(bian)頻(pin)器(qi)按(an)照(zhao)皮(pi)帶(dai)輸(shu)送(song)要(yao)求(qiu)對(dui)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)，主(zhu)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)速(su)度(du)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)作(zuo)為(wei)轉(zhuan)矩(ju)設(she)定(ding)值(zhi)
，分(fen)派(pai)給(gei)主(zhu)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)從(cong)變(bian)頻(pin)器(qi)
，取(qu)兩(liang)台(tai)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)各(ge)自(zi)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)磁(ci)通(tong)值(zhi)，把(ba)轉(zhuan)矩(ju)給(gei)定(ding)值(zhi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)流(liu)給(gei)定(ding)值(zhi)，進(jin)行(xing)各(ge)自(zi)的(de)電(dian)流(liu)閉(bi)環(huan)調(tiao)節(jie)，這(zhe)不(bu)僅(jin)保(bao)證(zheng)了(le)兩(liang)台(tai)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)出(chu)力(li)一(yi)致(zhi)，達(da)到(dao)轉(zhuan)矩(ju)平(ping)衡(heng)
，而(er)且(qie)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)U/F控製相比，將會獲得很大的啟動轉矩。
    (3)速度同步控製。由於采用了1台電機的速度計算值作為內部速度反饋信號

，故首先從工藝上滿足了速度的控製要求I又由於采用了轉矩平衡控製（轉矩給定為同一值，且采用閉環調節），使兩台電機出力相同，故電機預達到的速度也是一致的。
    (4)起qi動dong加jia速su度du控kong製zhi。由you於yu變bian頻pin器qi的de矢shi量liang控kong製zhi技ji術shu及ji轉zhuan矩ju控kong製zhi功gong能neng和he快kuai速su電dian流liu限xian製zhi功gong能neng，使shi帶dai式shi輸shu送song機ji獲huo得de了le比bi較jiao好hao的de啟qi製zhi動dong加jia速su度du，優you於yu現xian行xing的de0. 1～0.3 帶式輸送機的起製動加速度值。
    (5)運(yun)行(xing)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)。根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)來(lai)確(que)定(ding)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)速(su)度(du)，即(ji)根(gen)據(ju)負(fu)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)調(tiao)整(zheng)係(xi)統(tong)速(su)度(du)給(gei)定(ding)信(xin)號(hao)。按(an)照(zhao)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)要(yao)求(qiu)

，設(she)計(ji)采(cai)用(yong)了(le)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)：分級給定和無級調速給定。
    依據整個速度按煤量不同
，分級給定結合帶速
、帶強等可分為五級

，即：滿載
、煤量大、煤量中、煤量小、驗帶。
    無級調速給定采用PLC自動和手動無級給定兩種形式，PLC自動無級給定控製，由PLC實際檢測負載。當空載或煤量少時，帶式輸送機可以根據很低的速度維持運轉，隨著負荷的增加，給定速度相應增加，電機速度
、膠帶運轉速度也相應增加，反之亦然。
    (6) PLC軟件設計。終端采用梯形圖語言編寫，為提高終端的抗幹擾能力，軟件設計中采用了數字濾波
、故障自檢、控製口令等措施
，保證控製操作的正確性和可靠性。程序設計采用模塊化、功能化結構，便於維護、擴展。
    (7)監控軟件設計。采用MCGS全中文工業自動化控製組態軟件，設計組建了優質高效的監控係統，用來完成現場數據采集、實時和曆史數據處理、報警和安全機製、流程控製、動畫顯示
、趨勢‘曲線和報表輸出以及企業監控網絡等功能，使帶式輸送機更加安全可靠的運轉。
    (8)帶式輸送機保護係統。按《煤礦安全規程》的要求，本係統設有沿線急停、溫度、煙霧、縱向撕裂、煤位

、跑偏、張緊限位、速度、斷帶
，超溫自動灑水等各種常規保護。此外，還設有主電機三相定子繞組溫度

、前後軸承溫度
、變頻器的功率單元櫃溫度、隔離變壓器溫度
、變頻器故障
、高壓開關櫃故障等各種故障保護功能。
4


、應用情況
    該6 kV高壓變頻調速帶式輸送機於2006年6月安裝調試投入運行以來，運行情況良好，主要表現在以下幾個方麵。
    (1)有效實現起動加速度控製、運行調速控製、力矩平衡控製及速度同步控製，轉矩和速度控製精確平滑，保持皮帶動態張力最小，起製動過程膠帶無震顫，噪音低。
    (2)整機結構合理，設備配置優化，有利於用戶的現場管理和維護
，降低了對電網的容量要求和無功損耗。
    (3)對電網諧波汙染極小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱、轉矩脈動、噪音
、dv/dt及共模電壓等問題的特性，不必加輸出濾波器，就可以適用於由普通國產電機做為主驅動電機的各類帶式輸送機。圖3為實測變頻器輸出電壓電流波形。
    (4)舒適型的操作、控製麵板，可完成對係統監控及集控

、就地、檢修、手動等不同工況下的操作控製。
    (5)完善的帶式輸送機各種故障檢測及全麵的故障監控功能。實現控製係統的自檢、報警
、信號記憶。
    (6)通過多功能顯示平台實現係統的實時數據和曆史數據登錄功能
，以及係統各種運行參數／變量的中文顯示。並建立故障排除係統，使用戶在電腦係統的指引下逐步排除故障。
    (7)由you於yu采cai用yong了le運yun行xing過guo程cheng的de分fen級ji和he無wu級ji調tiao速su控kong製zhi

，可ke根gen據ju運yun煤mei量liang大da小xiao即ji時shi調tiao整zheng帶dai速su
，提ti高gao了le帶dai式shi輸shu送song機ji的de節jie能neng效xiao率lv，適shi應ying國guo情qing，符fu合he煤mei礦kuang生sheng產chan節jie能neng降jiang耗hao的de需xu求qiu。
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