高可靠性:提升机故障可能导致停产甚至安全事故,装置需耐受粉尘、振动(≤5g 加速度)、高温(环境温度 - 20~60℃)等恶劣环境,平均无故障时间(MTBF)≥10,000 小时。
起动平稳性:提升机负载为 “恒转矩 + 惯性负载”,需限制起动电流≤2.5 倍额定电流(IN),避免钢丝绳张力突变引发溜罐风险;同时需支持 “转速闭环控制”,确保加速过程线性(加速度≤0.5m/s²)。
安全冗余:需具备双电源切换、紧急停车(ESD)接口、故障自诊断等功能,确保突发故障时能快速切断输出,配合制动系统实现安全停车。
每相采用2 组反并联晶闸管模块(构成单向导通回路),模块额定电压≥2 倍电网电压(如 6kV 电网选 12kV 模块),额定电流≥1.5 倍电机额定电流(IN),并满足浪涌电流(ITSM)≥10IN(持续 10ms)。
选择压接式晶闸管(而非焊接式),通过压力接触提升散热效率和抗振动能力,适应矿山高频起停工况。
输入侧:串联真空断路器(额定电流≥1.2IN)和高压熔断器(熔断电流 3~5IN),实现短路保护;并联氧化锌避雷器(ZnO),吸收电网侧过电压(如雷击过电压)。
输出侧:每相串联电流互感器(CT),用于电流检测与闭环控制;中性点通过接地电阻(10~50Ω)接地,限制单相接地故障电流。
采用双通道光纤触发系统(每组晶闸管对应独立发送 / 接收模块),实现低压控制端(DSP 控制器)与高压侧的完全隔离(绝缘耐压≥20kV)。
触发脉冲参数:宽度 50~100μs,前沿陡度≥10V/μs,确保晶闸管可靠导通;三相触发同步误差≤1μs,避免三相电流不平衡。
di/dt 抑制:每相串联空心电抗器(电感值 0.1~1mH),将电流变化率限制在≤50A/μs(晶闸管侧)和≤100A/μs(电机侧)。
du/dt 抑制:晶闸管模块并联 RCD 缓冲电路(电容 0.1~1μF,电阻 10~100Ω),吸收开关过程中的电压尖峰,避免模块过压损坏。
核心控制器采用DSP+FPGA 架构:DSP 负责速度 / 电流闭环控制(采样频率≥10kHz),FPGA 负责脉冲生成与逻辑保护(响应时间≤10μs)。
控制功能:支持 “电压斜坡起动”(0~100% 电压可调,时间 0.5~60s)、“限流起动”(电流限制 1.2~3IN)、“转速闭环控制”(通过编码器反馈实现 0~100% 转速线性调节)。
散热设计:采用 “强迫风冷 + 热管散热器” 组合,晶闸管模块安装在热管散热器上(散热功率≥500W / 模块),风扇采用冗余设计(双风扇互为备份),确保环境温度 60℃时模块结温≤110℃。
防护等级:装置外壳防护等级≥IP54,内部关键部件(如光纤接口、控制板)采用密封设计,抵御粉尘和潮气;电缆接口采用防爆格兰头,适应矿山防爆要求(如 Ex dⅡBT4)。
起动电流:1.8~2.2IN(传统直接起动为 6~8IN),钢丝绳张力波动≤5%;
起动时间:10~15s(可调),转速从 0 线性升至额定值(1500r/min);
抗干扰能力:在电机起动产生的 1000A/μs 电流突变下,光纤触发信号无失真,触发角误差≤0.1°;
故障响应:过流故障从检测到晶闸管关断时间≤20μs,满足紧急制动的快速性要求。