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杨学军,曲  阳

1  引言
发电厂输煤重牛是牵引运煤列车的传动系统，在火力发电厂卸煤环节中起着重要的作用。陡河发电厂使用ABB公司的ACS600系列直接转矩型变频器对原有重牛系统进行了电气改造。
2  重牛牵引系统对电气传动的要求
陡河发电厂列车卸煤分为重牛牵车、翻车机翻车、回送空车皮三个过程。原有重牛传动系统是两台绕线电动机共同驱动一台绞车，牵引牵车机构将运煤的列车拖送到规定的停车位，以便送入翻车机内将煤卸出。但由于该系统速度无法调节，启停时间无法控制，导致在接、牵车过程中启停过猛，对设备冲击较大，无法准确停车，无法投入原设计的全自动运行，而一直使用手动方式在运行，工作效率低。为了解决这些问题，我们经过充分的论证和比较，采用ABB公司ACS600系列直接转矩控制型变频器对原系统进行改造，实现了对重牛的软起动、软停车及准确定位。
3  ACS600型变频器
系统中选用的ACS600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制(DTC)技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制恒转矩控制特性，不需特殊硬件的磁通制动模式就可以提供电机满转矩，而且还具有完整的保护功能以及灵活的编程功能。
ACS600系列变频器的DTC技术对交流传动来说是一个较好的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，同时从零速开始不使用电机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。DTC的控制原理如图1所示。

图1  直接转矩控制功能图

在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。电机电流和电压的测量值作为自适应电机模型的输入，这个模型每隔25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。根据这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定变频器的最佳开关位置。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，变频器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化作出快速响应。
4  系统实现
原系统接车时完全靠自由停车，与运煤列车相碰使牛头与列车的挂钩相连，这样停车点与重牛的速度都无法控制，冲击和振动过大，造成接车不顺利，还经常造成机械设备的损坏。而牵车时，由于启动时间和加速度无法控制，牵引钢丝绳张力造成重牛超速行走，使牵车过程无法平稳地进行。在牵车到位停车时，由于原系统无法进行软停车，只能完全依靠机械抱闸制动，使冲击过大，机械制档相撞，有时还会造成牵引钢丝绳断裂。
为了解决这些问题，针对现场的具体情况，对原电气传动系统进行了改造。将原有的JZR2型绕线式电动机的转子短接，使它具有一般鼠笼机的特性。加装两台ABB公司的ACS600变频器分别控制这两台电动机，通过设定不同的加减速时间，实现重牛的软起动软停车。根据不同的工作阶段，设定不同的档位速度及方向，使接牵车始终处于高效律且平稳的过程中。系统控制原理如图2所示。
 

图2  系统控制原理图

图3  重牛运行过程图

将变频器取代以前的可逆接触器，分别控制两台刚性连接的电动机。通过操作面板，给出电机的启停及转向信号。在原有设备的基础上，铁轨上加装两个减速限位开关，重牛上加装一台物位开关，使重牛接、牵列车时提前能够给变频器速度选择信号及加减速选择信号，让电机降速，以实现无冲击停车和准确定位。经过现场的调试运行，不仅完全满足工艺和效率要求，而且通过控制盘调整接牵车的速度和加减速时间，使接牵车时的冲击降为最小，启停柔和。调试后重牛的运行过程如图3所示。
5  结语
本系统投入后完全满足工艺要求，达到了预期的目的。重牛在全程范围内运行平稳连续，无冲击、振动现象，满足牵引单车的时间要求，而且定位准确、无误。在这种工况下，系统可以完全投入全自动运行，提高了生产效率，也降低了工人的劳动强度。