TMEIC 高壓變頻器在皮帶輸送機上的應用
關鍵詞： 高壓變頻 皮帶輸送機 多電機驅動 負載均衡
摘要：本文簡單介紹了東芝三菱 TMEIC 公司生產的 TMdrive-MVGC 大功率高壓變頻器在 長距離皮帶輸送機系統上的應用，也簡要介紹了該變頻器的特點，以及實際在帶式輸送機的 多電機驅動中，負載均衡控制，及低速時重載啟動的特點及實例。
1 引言
江西銅業股份有限公司德興銅礦為擴大采選規模在銅廠的廢石排棄系統采用的破碎-輸送機，采用兩部帶式輸送機。一部為移動式帶式輸送機，另一部為固定式帶式輸送機。廢石破碎后，由板式給料機輸送給固定式皮帶機。再輸送給移動式皮帶機。由移動式皮帶機上的卸料小車至上排機排棄。礦區廢石排棄系統的排放能力為2000萬噸/年。每小時排棄能力為4500T/H 。
固定式帶式輸送機采用多機驅動，共 4 臺電機，均采用東芝三菱 TMEIC 的高壓變頻器，解決皮帶機帶料時的重載啟動和負載均衡問題。
2 設備簡述
2.1 皮帶輸送機的設備簡述：
2.2 變頻電機參數：
額定電壓：6KV
額定電流：182A
額定功率：1600KW
數量：4 臺
2.3 變頻器設備簡述：
變頻器品牌和型號：東芝三菱-TMdrive-MVGC 高壓變頻器，
額定輸入電壓：6KV，
額定輸出電壓：0-6KV
額定電流：263A，
額定容量：2720KVA，
過載能力：150%-1 分鐘，間隔 10 分鐘。
2.4 帶式輸送機的電機分布圖：
東芝三菱 TMEIC 變頻器的系統結構如下：
3.1 由輸入變壓器，變頻單元及控制系統三部分所組成。主電路拓撲結構采用多電平串聯技術，每相采用5個單元串聯，三相共15個單元。
3.2 變壓器采用H級絕緣的移相整流變壓器，可靠性極高。
3.3 變壓器的副邊有15個低壓繞組，這15個繞組分別給三相的15個單元供電。
3.4 變頻器的主電路拓撲結構原理如下圖所示：
3.5 變頻單元的結構完全一致，可以互換。變頻單元實際上是一臺三相輸入、單相輸出 690V
的低壓變頻器，開關器件采用三菱公司生產 A 級 IGBT，耐溫等級 150℃，單元的過熱保護為 100℃。耐高溫的能力較強，不易過熱保護。采用長壽命的電容，并特別注意電容的冷卻散熱，使電容的壽命延長。帶有預充電電路，減少了變壓器上高壓電時的激磁涌流，降低了通過整流二極管對電容器的瞬間充電電流，減少對系統和電網的電流沖擊，也減少了對變壓器的沖擊。延長單元內部整流二極管及電容的使用壽命。
3.6 控制系統采用雙閉環的無速度傳感器矢量控制，將電機電流分為勵磁電流 ID，和轉矩電流 IQ，用電流環對勵磁電流 ID 和轉矩電流 IQ 分別進行閉環控制，保證勵磁電流恒定，磁通穩定。轉矩電流可控，因而可以直接控制電機的轉矩，轉矩電流的動態響應為毫秒級，響應速度快。在無傳感器的情況下，自動計算和檢測電機速度反饋，用速度環對轉速進行閉環控制，轉速控制精度高。這種雙閉環的矢量控制，特別適合需要低速大啟動轉矩的恒轉矩負 載。比如皮帶機重載啟動，橡塑行業的擠壓機，攪拌機，密煉機等。還可以進行多電機驅動的自動負載均衡控制。
4 東芝三菱 TMEIC 高壓變頻器皮帶多機控制東芝三菱的高壓變頻器，具有皮帶機驅動用變頻器的多機控制，及負載均衡功能和重載啟動功能。
4.1 當皮帶機采用多臺電機同時驅動時，采用變頻器自帶的負載平衡控制器可以保證主機和 從機的負載均衡。
下圖為 4 機驅動的多機控制皮帶機系統，多機負載的不均衡度可以控制在 1%左右。
德興銅礦帶料運行后，負載加重，但是轉矩電流還是非常均衡。皮帶機的設計輸送量為
4500T/H，實際為 1964T/H 時的運行圖如下。速度給定 90%，運行期間，轉矩電流 35-36左右。
2#電機和其他電機轉速有較大的偏差。從 1286rpm 到 1301rpm，速度偏差達到15rpm，速度偏差達到 1%。但是負載轉矩偏差很小，轉矩偏差為34.7%-35.5%，非常接近，偏差小于1%。因此這種控制系統的主要特點就是，各個電機的速度可以不一致，可以有偏差。而各個電機的負載轉矩則比較接近，也是動態均衡的，但負載轉矩的偏差很小。
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