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6KV四象限变频器在矿井提升机上的应用摘要：提升机是煤矿生产的主要设备，异步电机采用转子串电阻的方式调速，四象限矢量控制再生制动型的高压变频器，给大功率提升机调速带来了科技进步，主副井绞车安装四象限高压变频后运行效果良好，在试验、使用过程中，真正解决了重载下放问题，减速和重载下放产生的电能回馈电网，节电效果显著。
关键词：四象限高压变频器提升机矢量控制再生制动异步电动机1概述矿井提升机主要作用是提升人员、物料，提升绞车采用绕线式异步电动机，转子编码串电阻的方法调速，这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差率大，启动电流和换挡电流冲击大，加之每钩提升重量都有可能改变，造成了提升系统在调速控制阶段速度控制较为困难，大量电能消耗在电阻上，而且停车位置不能很准确地定位，为改善提升系统运行的安全性、实现节能降耗和提高控制精度的目的；矿井提升机电控系统改造为四象限高压变频PLC电控系统。
四象限高压变频器运行，动态响应速度快，可以准确制动和定位，调速精度高，安全可靠性高。
2 四象限高压变频器工作原理四象限高压变频调速装置，采用先进的H桥串联高压变频理论，直接高-高结构，变频器的整流侧和逆变侧均采用IGBT模块，电机在电动状态时，能量从电网经整流回路和逆变回路流向电机，变频器工作在一、三象限，当电机工作在发电状态时，电机产生的能量通过逆变侧回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定值，直流逆变成交流，通过控制逆变电压相位和幅值，将能量回馈到电网，变频器工作在二、四象限。
功率单元采用交-直-交变频技术，三相输入、单相输出，提高了工作可靠性。
功率器件采用进口IGBT模块，系统采用目前应用最成熟的PWM调节方式，系统具有极高的动态响应能力和最低的IGBT开关损耗，整流侧和逆变侧均采用IGBT模块实现四象限运行，制动时实现能量回馈电网，节省能源消耗。
3 四象限高压变频调速的主要效果1）节电效果好；电能再生循环利用，四象限再生制动型变频器能够在负力下放时使电能回馈电网，高压变频器每年能为矿提升系统节省电能消耗约20%~30%以上，避免电能以热量的形式耗费，同时也能有效解决变频器温升问题。
高压变频器（不介绍单象限内容）产品介绍：GBP系列高压变频调速装置是焦作华飞电子电器股份有限公司应用现代电力电子技术、电力拖动技术及计算机控制技术等科研成果，结合市场需求，全自主研发设计的新一代高效节能变频装置。
其设计采用了先进的串联叠波技术、单相桥式逆变技术、光纤传送技术、工频回馈技术、低电感母排技术等等，实现了完美的输入、输出特性，对外部电网和负载电机无污染、无绝缘损害，具备高效、可靠、节能的特点，是业界独特优秀的“绿色变频”装置。
应用范围：GBP系列高压变频器主要应用在工业领域，其中在冶金、煤炭、石油、化工、发电、热力、供水等行业有着广泛的应用。
使用环境：室内无腐蚀、爆炸性气体；最高环境温度为40℃时,空气中相对湿度不超过50%；温度为20℃时,空气中相对湿度不超过95%；防护等级：IP20；海拔1000米以下（超1000米需降容使用）。
原理及构成：GBP系列高压变频器是一种串联叠加型交-直-交直接高压输出变频器，即采用多台H桥逆变器串联连接，输出多电平、可变频变压的高压交流电。
变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。
独特优势：1、高质量电源输入：输入侧隔离变压器的二次线圈经过移相，为功率单元提供电源，消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，大大抑制了网侧谐波（尤其是低次谐波）的产生。
高压变频器引起的电网谐波电压和谐波电流，符合标准IEEE Std519-1992，以及GB/T 14549-93对谐波含量的要求，能保护其他设备免受谐波干扰，同时能防止与其他调速装置发生串扰。
2、几近完美的正弦波输出电压：GBP系列高压变频器采用功率单元串联、脉宽调制叠波输出，大大削弱了输出谐波含量，输出几近完美的正弦波波形，与其它高压变频器相比具有以下优点：●驱动普通高压电动机，而不会增加电机温升，无需降低电机容量。
对电机电缆无任何长度限制；●无需使用外部输出滤波装置；●保护电机绝缘，免受dv/dt应力的损害；●不会因为谐波力矩而降低设备使用寿命；3、最简单的外部接线方式：我公司生产的高压变频电控装置拥有业内最简单的安装调试步骤，最简单的外部接线方式，最简单的参数设置，能够实现快速的安装调试。
什么是四象限变频器四象限变频器的工作原理是什么有哪些优点四象限变频器是一种电动机驱动装置，被广泛应用于工业领域，用于控制电动机的转速和转矩。
它通过调节输入频率和输入电压来改变电动机的转速和转矩。
四象限变频器的工作原理与传统的变频器有所不同，它可以在正转和反转、正转和反转停止四个象限中自由切换。
四象限变频器的工作原理可以简单地概括为以下几个步骤：1.输入电源：将电源接入四象限变频器的输入端。
2.整流：将输入的交流电转换为直流电，以供后续使用。
3.滤波：通过使用电容器和电感器对直流电进行滤波，以获得稳定的直流电。
4.逆变：将滤波后的直流电转换为调节频率和电压的变流。
通常采用的是PWM技术，即将电源转化为高频脉冲信号，然后通过控制脉冲宽度来实现对输出电压和频率的调节。
5.输出电源：将经过逆变的电流送入电动机，以驱动电动机的转动。
四象限变频器相较于传统的变频器具有以下优点：1.正转和反转切换：四象限变频器可以实现电动机的正转和反转的自由切换，同时能够在两种模式之间平稳过渡，不会造成机械冲击。
2.反向制动：四象限变频器能够通过调整输出频率和电压实现电动机的制动功能，使得电动机能够在制动过程中回馈电力，达到节能、减少热损耗的效果。
3.提高控制精度：四象限变频器能够通过精确控制输出频率和电压来实现电动机的精细调节，提高了控制精度和系统的稳定性。
4.调速范围广：四象限变频器能够实现很宽的调速范围，能够满足不同工况下对电动机的需求。
5.节省能源：四象限变频器通过调整电动机的工作频率和电压，使得电动机能够在有效的工作区间内工作，节约能源。
6.软启动和停机：通过四象限变频器可以实现电动机的软启动和软停机，避免了传统启动和停机时电机高电流的冲击，延长了电动机的使用寿命。
总之，四象限变频器是一种在电动机驱动领域应用广泛的设备，具有正转和反转切换、反向制动、提高控制精度、调速范围广、节省能源、软启动和停机等优点。
它在工业自动化、机床、船舶、石油、化工等领域发挥着重要的作用，并为生产和能源节约做出了贡献。
现在市场上销售的高（中）压变频器大部分是单象限变频器，可以用到风机、泵类负载上，但不能用到提升机等具有位势负载特性的场合，因为此类负载为四象限运行方式，经常处于发电制动状态，所发的电能必须回馈电网或用电阻消耗掉，否则会损坏变频器。
电阻消耗制动方式一是降低了变频效率，二是造成变频器的体积也非常大，不利于安装维护。
电能回馈电网制动方式是最先进的方式，具有变频器效率高、装置体积小、功率因数高等优点，但技术难度较大。
鉴于以上情况，特提出一下几点技术需求：
1电源电压等级：3kV，6kV，10kV
2电机功率范围：500~5000kW
3变频方式：交-直-交
4变频结构：单元串联多电平（或三电平、二电平）
5控制方式：高性能矢量控制
6变频输出：0~50Hz
7零速转矩：0Hz时120%额定转矩
8启动转矩：0.1~50Hz时150%额定转矩
9输入功率因数：≥0.97
10整机效率：≥0.96
11过载能力；200%Ie一分钟
12上位通讯：RS485-Modbus规约
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目录第一章产品基本信息介绍 (03)第二章设计原则及依据 (05)第三章电控系统技术说明 (07)第四章变频器参数设定 (16)第五章操作流程 (18)第六章故障和报警 (19)第七章元件清单 (22)第八章原理接线图 (23)第一章产品基本信息介绍1.1概述BPJ7系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频器是一种集真空磁力起动器、数字式变频调速装置及相关的散热技术为一体的高新技术产品。
该产品适用于交流50Hz、额定电压660V的异步电动机重负荷软起动、软停车和运行过程控制，具有起动电流小、起动速度平稳、起动性能可靠、对电网冲击小等优点，其起动曲线有“S”型和线性二种。
该曲线可根据现场实际工况进行调整，从而减少起动时对设备的动张力。
此外，变频器具有在线控制功能，可根据电机的负荷变化，调整电机工作电源电压和频率，从而达到所需转矩。
具有明显的节能效应，可实现经济运行。
随着煤矿自动化程度的不断提高，变频器正以其节能、高效、安全、可靠的特点，逐渐成为今后煤矿电机设备调速控制的发展方向，并得以广泛的应用。
本产品主要用于煤矿井下或露天矿山、港口码头、选煤厂、发电厂等大负荷恶劣环境中运输设备的软起动、软停车和运行过程控制，即用于煤矿井下绞车提升机、刮板运输机、给煤机、风机、局扇、水泵及油泵等设备的调速控制。
1.2产品型号主要规格参数：a）输入电压： AC660V，50/60Hz，75%Ue～110% Ue，电网不平衡度：最大为电网线电压的±3%。
b）输出电压：电压随频率呈线性变化。
c）额定功率：15～315kW，功率因素：0.97（额定负载下）；频率分辨率：0.01Hz。
d）额定电流：660VAC，18～377A；额定过载电流：150%额定电流1min。
e）起动频率：0.5～60Hz 可调设定，频率分辨率：0.01Hz。
f）工作制：连续工作制或短期工作制。
g）本安电源：输入电压127V，本安输出最高开路电压：24.2VDC；本安输出最大电流：0.5A；h）冷却方式：热管风冷却。
什么是四象限变频器四象限变频器的工作原理是什么有哪些优点？普通变频器大都采用二极管整流桥将交流电转换成直流，然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电控制交流电动机。
这种变频器只能工作在电动状态，所以称之为两象限变频器。
由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。
在一些电动机要回馈能量的应用中，比如电梯、提升机、离心机系统、抽油机等，只能在两象限变频器上增加电阻制动单元，将电动机回馈的能量消耗掉。
另外，二极管整流桥会对电网产生严重谐波污染。
IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生SVPWM控制脉冲。
一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。
另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到节能的效果。
单独对于电机来说，所谓四象限是指其运行机械特性曲线在数学轴上的四个象限都可运行。
第一象限正转电动状态，第二象限回馈制动状态，第三象限反转电动状态，第四象限反转制动状态。
能够具有使得电机工作在四象限的变频器才称得上四象限变频器。
简单的说，两象限普通变频器只能拖动电动机正转或者反转。
工作于一和三象限。
电动机惰走时的动能只能浪费掉。
（指电动机的制动）四象限变频器不仅能拖动电动机正反转，并且能把电动机惰走时的动能转换成电能回馈到电网。
使电动机工作在发电机状态。
多用于一些提升的场合。
四象限变频器满足各种工业应用需求，特别适用在起重提升设备等大惯量位能负载，设备的转动惯量GD较大，属反复短时连续工作制，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又较短，又要强力制动效果的场合或者需要长时重载电气制动的场合。
为了提高节电效果，减少制动过程的能量损耗，将减速能量回收反馈到电网，达到节能、环保的功效。
四象限变频器的典型应用是具有位势负载特性的场合，倒如掉升机，机车牵引，油田磕头机，离心机等。
森兰大功率四象限变频器
产品特点：
森兰SB70系列四象限矢量控制变频器可以用于位能负载或者急减速的大惯性负载，将制动过程中产生的再生能量回馈到电网，实现能量的双向流动。
变频器不用安装能耗制动单元和制动电阻，再生能量不再以热能的形式消耗，带来更大的节能效果，并且减速更加平稳可靠。
森兰四象限变频器前端采用IGBT PWM整流技术，优化SVPWM控制算法，功率因数接近1，减少对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色变频器”。
应用领域：
可应用于位能负载，如：矿山下运胶带输送机、油田抽油机、矿用提升机、港口起重设备等；或大惯量负载，如：离心分离机、水泥制管、动平衡机、龙门刨床、机床主轴等需要快速停车的场合。
四象限变频器参数一览表
说明：
更改：“○”表示待机和运行状态均可更改，“×”表示仅运行状态不可更改，“△”表示只读。
F0 基本参数
F4 数字输入设置
F5 数字输出和继电器输出设置
Fb 保护功能及变频器高级设置
FC 显示设置
FF 通讯参数
FP 故障记录
FU 数据监视
通讯状态字：。
北京利德华福电气技术有限公司高压变频器技术优势一、单模块旁路技术（中性点漂移）目前利德华福生产的第四代Harsvert-A系列高压变频调速系统采用的是单模块旁路技术，较前三代单元模块旁路技术具备了更高的安全性能和可靠性能。
目前，我公司的单模块旁路技术是指当高压变频系统运行过程中出现一个功率单元故障时，系统可以自动旁路故障单元，同时改变三相输出电压的相位角保证线电压平衡。
从而，有效提高模块故障情况下的系统载荷；最大限度的减低因功率单元故障给生产带来的比例影响。
例如：当A相第3级功率单元发生故障时，系统将A3功率单元自动旁路；根据三相电压矢量叠加为零的原理，运用高速数字处理器增加AC相位角值，减小BC相位角，在500μS内完成相位角调整。
有效输出载荷位额定负荷的93％，对于提升机负载设备而言，几乎对生产运行不产生任何影响，大大提高了系统安全可靠性。
旁路图解见下图示。
C B700700700700777775600V56VC BA56V77777而其他企业目前采用的是同级模块旁路技术，是指当高压变频系统运行过程中出现一个功率单元故障时，系统也要同时旁路其它两相的同级两个功率单元。
例如：当A相第3级功率单元发生故障时，系统也同时将B3和C3的功率单元停止工作。
从而，保证变频器的输出三相电压平衡。
每相的有效工作电压由原来的3460V降低至2780V，三相输出的线电压最高值4800V；即，变频有效负荷降低为80％。
旁路图解见下图示。
C BC B由此可见，在6KV高压变频系统中，当一个模块故障时，单模块旁路技术仅损失了1/15功率，不会影响提升机的正常生产，利德华福高压变频允许单旁两个模块，仅做轻故障报警。
此项功能利德华福在国内是有专利的，目前全球仅有罗宾康和利德华福有此项技术。
而同级模块旁路要损失1/5功率，当发生模块故障时，无法使提升机提升重物，只能停机检修，对煤矿系统的安全生产是有隐患的。
●二、DSP无速度传感器的矢量控制技术北京利德华福高压变频器主控芯片使用的是美国高速度数字处理器DSP，而且控制系统使用的是无速度传感器矢量控制技术，不同于传统的V/F控制，在高性能控制器硬件平台上，结合先进的实用化的矢量控制技术，将电机的控制性能提高到一个新的高度。
