矿山新能源辅助运输系统防爆变频器控制方案
论
坛
中矿传动技术交流
前沿技术
2022年第32期
总第66期
2022年09月19日发布
矿山新能源辅助运输系统防爆变频器控制方案
变频技术研发部 吴翔
导读：矿用单轨吊是矿山运输中常见设备，一般均采用燃油发动机作为运载动力。而通过电池能源作为运载动力，则就涉及到防爆变频器的电控驱动问题。
作为这方面电控专家吴翔博士为我们介绍了这项技术方案，让我们能够对这方面的技术有一个了解和认知。
同时，也欢迎对这方面技术感兴趣的客户，来电来函进行相关的技术交流。
技术标准
1、《煤矿安全规程2016》
2、《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）
3、《交流传动矿井提升机系统设计规范》（GB4263－86）
4、煤矿在用单轨吊车安全性能检测检验规范（DB37/T 2804-2016）
5、《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926－92）
6、防爆特殊型蓄电池单轨吊车（MT/T 887-2000 DX25J）
7、工矿车辆用电力电子变流器通用技术条件（GB T 12527-2015）
8、矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源安全技术要求。
图1 单轨吊（网略配图）
控制方案
一、矿用电动单轨吊防爆变频器在总体结构中的布局说明。
矿山新能源辅助运输系统动力系统结构图如下，防爆变频器从锂电池组取电，经变频控制实现电机调速。其中防爆变频器0用于液压泵电机速度调节控制，变频器1-n为行车电机控制器，每台变频器可驱动2台电机。能量泄放模块是指在单轨吊下行阶段且锂电池组SOC接近100%的情况下，由于锂电池组无法接收因电机回馈制动的能量而将此部分能量进行泄放的模块。
图2 动力系统结构图
矿山新能源辅助运输系统整车控制系统如下图：
图3 整车控制系统架构
其中防爆变频器1-n各具备2个CAN通信接口，1个与整车控制器通信，另一个用于防爆变频器间通信，以实现多机高性能控制。
二、技术特点
（1） 根据安规要求，每个电源箱的最大输出电压不超过320V，整车电气设备的最高电压等级宜不超过550V，防爆变频器额定直流电压设计为320V。
（2） 设计速度不超过50km/h，防爆变频器具有限速功能，保证实际运行速度符合《煤矿安全规程》。
（3） 采用矢量控制，多机驱动主从控制，实现功率均衡控制；
（4） 变频器可以整车控制器实现Can通信，提供运行参数、运行状态、报警信息等。
（5） 液体冷却方式。
（6） 满足防爆电磁兼容要求。
（7） 采用高功率密度IGBT模块，系统设计紧凑。
三、控制系统方案
1、全数字变频矢量控制器
全数字变频矢量控制器采用32位数字信号处理器TMS320F28377D作为CPU芯片，实现：快速电流闭环控制、电磁转矩控制、最大转速限制、故障诊断等功能，控制器基本架构如下：
系统主要功能包括：
●高速中央处理单元；
●输入输出单元；
●A / D采样和D / A变送单元；
●脉冲触发单元；
●旋转变压器解码；
●支持CAN通信，可与整车控制器实现数据交互；
●控制板卡支持一主多从，支持从机热接入。
2、主从功率平衡控制
●主从机之间实现完整数据交互；
●具有防从机打滑飞车功能，故障同步检测，掉线脱机检测报警等功能；
●主从功率平衡控制，负载不均衡度<2%。
3、变频器保护
系统故障、报警及保护类功能有：超速保护、短路保护、缺相保护、过流保护、过压、欠压保护、过热保护、过载保护、断链保护、漏电保护、接地保护。
（本稿件由中矿传动市场部整理编辑，经中矿传动技术支持团队审核授权发布！）
点击关注中矿传动公众号
如有问题，欢迎技术咨询！
中矿传动竭诚为您服务！
垂询电话：0516-80139798
网址：www.zkcd.com.cn
邮箱：sell@zkcd.com.cn