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任务二全数字直流提升机电气控制系统的调试（2）

【提要】

(一)矿井直流提升机全数字调速电控系统的特点

1．硬件结构简单，故障点少，可靠性高

2．可控精度高，工作稳定性好

3．容易实现先进的控制算法

4．故障自诊断能力强，大大降低使用维护成本

5．具有较高的可构置性，扩展方便，运行灵活性高

矿井直流提升机全数字调速电控系统相对于模拟系统有如下特点：

1．硬件结构简单，故障点少，可靠性高

2．可控精度高，工作稳定性好

3．容易实现先进的控制算法

4．故障自诊断能力强，大大降低使用维护成本

5．具有较高的可构置性，扩展方便，运行灵活性高

6．可与其它系统联网，实现现代化管理7．性能价格比高

8．可与其它系统联网，实现现代化管理

（二）全数字直流调速系统电路组成及工作原理

1．全数字直流提升机电控系统的构成

全数字直流提升机电控系统从原理上分主要由供电主回路、全数字调速系

统、系统操作保护、上位机监控、装、卸载控制系统和操作台和监视器等六部

分组成，如图3-30所示。

1）主回路由高压配电系统、整流变压器、晶闸管整流装置、快开、电抗器

等构成，采用电枢电流换向（电枢可逆），磁场电流单向的方式；也可采用电枢

电流单向、磁场电流换向的方式。为减少电网的无功冲击的高次谐波的干扰，

电枢回路配置成串联12脉动顺控。

2）全数字调速系统

全数字调速系统主要由全数字调速装置和晶闸管整流装置组成。通常有两

种配置方式，一种是调速装置和晶闸管装置全部采用进口件；另一种是采用进

口的小型全数字调速装置，配置国产的晶闸管功率单元。随着国产晶闸管质量

提高，这种配置比较常用，特别对于较大容量的提升机，性能价格比优良，使

用效果好。根据用户实际需要，晶闸管装置可以配置成6脉动、串联12脉动或

并联12脉动如图4-31所示。对于12脉动，当一组晶闸管装置发生故障情况下，

可以切换成6脉动运行。一般情况下，功率在1500kW以下主回路建议采用电

枢可逆，1500kW以上采用磁场可逆。随着单只晶闸管容量的增大，功率大于

1500kW的场合，有将主回路设计成电枢可逆的趋势。全数字调速系统具有以下

功能：

（l）主回路过压、过流保护；

（2）冷却风机故障保护；

（3）主回路接地、晶闸管缺相保护；

（4）励磁欠流、过流保护；

（5）测速反馈故障保护；

（6）手动、半自动、全自动速度给定控制；

（7）起动过程防冲击的S化曲线控制：

（8）速度、电流双闭环控制；

（9）参数的显示和调整通过菜单指示设定；

（10）具有转矩、电流限幅功能；

（11）根据电流给定值、电机反电势、电流断续／连续等情况，对电流调节

回路进行预控制，从而改善系统动态性能；

（12）自优化电流调节器、速度调节器；

（13）装置本身故障自诊断并有报警功能：

（14）对于串联12脉动，进行顺序控制以减少无功冲击及无功功率。

图3-30全数字直流电控系统的构成

6脉动电枢反向

图3-316脉动、12脉动晶闸管变流装置

2．控制原理

以磁场换向电枢串联顺序控制方案为例如图3-32所示。

1．电流控制

在多环拖动控制系统中，电流给定通常是转速调节器的输出，电流反馈信

号经A/D转换获得。电流调节器根据给定与反馈信号的差值对晶闸管的控制角

进行控制，从而实现对电枢电流的控制。

2．转速控制

在直流调速系统中，转速是主要的被控制量。在进行转速控制时，为了限

制电枢回路的电流，存在着一个大输入信号下的恒流加速问题，所以要求转速

控制运算具有非线性特性。在控制方式上一般都把大信号输入的恒流加速过程

与稳定运行分开控制，而且采用不同的算法。本系统采用的是：双闭环结构的

积分分离的PI调节算法。

3．励磁电流控制

本系统由软件构成的无环流逻辑控制环节，其设计包括以下内容：

（1）先判断磁场电流是否过零

（2）判