下運(yùn)帶式輸送機(jī)由于勢(shì)能與重力的作用，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，必須解決能量走向問題，也就是通常說的能量回饋問題。

為解決回饋問題，普遍做法采用四象限運(yùn)行的變頻器，在結(jié)構(gòu)上采用AFE有源整流。除硬件解決外，重點(diǎn)要解決控制軟件問題。在軟件編制上，一個(gè)很重要的原則需根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)行的工藝來編制，妥善解決好輸送機(jī)起、停及其過程控制。

我公司從2008年底起至今，已為國(guó)投新集、皖北、陜西、沈陽(yáng)盛隆、潞安孟加藥等礦區(qū)相繼提供了共31套下運(yùn)帶式輸送機(jī)變頻調(diào)速電控系統(tǒng)，其中垂高在17°~28°的工況下就有19套。根據(jù)我們的體會(huì)，下運(yùn)帶式輸送機(jī)可靠運(yùn)行，需解決下列四個(gè)問題：

1、重載起動(dòng)時(shí)須有效防止溜車

由于負(fù)力矩的作用，下運(yùn)帶式輸送機(jī)的重載起動(dòng)沒有問題，關(guān)鍵在于能有效防止溜車。實(shí)踐證明，起動(dòng)時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)起動(dòng)要求，除需控制各設(shè)備工作時(shí)序外，還必須在其運(yùn)行過程中控制加速度（即速度變化率），如圖1、圖2所示。我們根據(jù)速度、加速度數(shù)學(xué)模型，增設(shè)了變頻器在起動(dòng)、停機(jī)及其過程運(yùn)行中的加速度控制包絡(luò)線，使0.1m/s²≤a0≤0.3m/s²之間，從軟件上確保變頻器運(yùn)行不飛車。

圖1控制曲線

圖2：四象限變頻器加減速度控制包絡(luò)線示意圖

2、運(yùn)行過程中的能量能通暢有效回饋

下運(yùn)帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，采用AFE四象限運(yùn)行變頻器后，在任何頻率下，只要超過同步轉(zhuǎn)速，多余能量都能回饋電網(wǎng)，這是其它調(diào)速裝置所不能做到的。

當(dāng)系統(tǒng)還有給煤機(jī)、煤倉(cāng)等設(shè)備時(shí)，能量可靠回饋的過程中還要監(jiān)視其他設(shè)備的電機(jī)速度和電流，時(shí)序的有機(jī)配合是很重要的。總之，使用變頻器后，下運(yùn)帶式輸送機(jī)的控制達(dá)到真正意義上的冗余。一方面變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行在線控制和保護(hù)；另一方面PLC控制器通過profibus-DP總線與變頻器交換數(shù)據(jù)，監(jiān)視礦用變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)本身又獨(dú)立采集電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。當(dāng)兩者出現(xiàn)異常時(shí)，PLC控制器會(huì)迅速作出各種反應(yīng)（如停給煤機(jī)、停變頻器等）。

3、重載停車時(shí)能平穩(wěn)停車

礦用變頻器在下運(yùn)帶式輸送機(jī)重載停機(jī)時(shí)采用變頻停車方式，即按預(yù)定的停車曲線停車。正常運(yùn)行停車時(shí)，PLC控制器給變頻器一個(gè)停車命令（可以是接點(diǎn)信號(hào)，也可以是4-20mA給定的倒“S”型曲線），變頻器會(huì)按照給定的停車曲線和時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行減速停車。整個(gè)停車所需時(shí)間，可根據(jù)系統(tǒng)要求而定（如圖3所示）。整個(gè)停車過程中，必須持續(xù)監(jiān)控電流和軸編碼器信號(hào)，以做到雙閉環(huán)控制。

下運(yùn)帶式輸送機(jī)重載停車的問題是煤礦供電系統(tǒng)突然停電，怎麼辦？因受UPS容量限制，重載停車目前能控制的只能緊急停車。雖然我們加了UPS電源，但僅限完成對(duì)PLC控制器的供電。如果有三相大容量的UPS電源，只要容量足夠，理論上是可以完成重載軟停的。

圖3交流異步機(jī)的機(jī)械特性

4、多臺(tái)電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的功率平衡（見圖4）。

圖4起動(dòng)時(shí)的功率平衡

在多機(jī)拖動(dòng)時(shí)，根據(jù)皮帶機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的布置，變頻器可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩或速度全程跟蹤，達(dá)到功率平衡。運(yùn)行系統(tǒng)中需確定1臺(tái)變頻器為主機(jī)，并設(shè)為轉(zhuǎn)矩控制（如刮板運(yùn)輸機(jī)為剛性連接），其余幾臺(tái)設(shè)為速度控制，以達(dá)到傳動(dòng)效率高、調(diào)速性能好、全起動(dòng)范圍無死區(qū)的功效。

通常情況下，當(dāng)主機(jī)設(shè)定為轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，其與速度控制無關(guān)。主機(jī)的所有運(yùn)行參數(shù)通過profibus-DP總線的通訊方式傳給從機(jī)，作為從機(jī)的給定。從機(jī)設(shè)定速度控制，則與轉(zhuǎn)矩控制無關(guān)。從機(jī)只要根據(jù)主機(jī)給定的速度值，調(diào)節(jié)跟蹤主機(jī)的速度，以保持同步。這里的關(guān)鍵是主機(jī)軸編碼器采樣信號(hào)必須準(zhǔn)確，同時(shí)PLC須監(jiān)視變頻器運(yùn)行的頻率，當(dāng)軸編碼器與變頻器頻率數(shù)據(jù)不一致且超過規(guī)定值時(shí)，PLC則命令停機(jī)。