张江南1，荆予华2，荣建伟2，王西卫2，李志刚2，佟麟2（1.河南电力试验研究院，河南郑州450052；2.焦作电厂，河南焦作454001）摘要：介绍了焦作电厂#1翻车机变频改造的方案设计和应用。翻车机变频采用了先进的矢量控制方式，四象限运行，两台变频器利用下垂特性控制两台电机，实现了力矩平衡，同步效果好。实现变频后翻车机对位准确，运行平稳，安全性高。关键词：翻车机；变频；同步；下垂特性；矢量控制中图分类号：TN717文献标识码：B车机属于恒转矩负载。翻车机启停频繁，有正反转、起制动要求，部分时段处于再生发电状态，是四象限工作的负载；翻车机又是需要大启动转矩的位能型负载；翻车机由两台电机共同驱动，有同步要求。翻车机这些特点对变频器的驱动能力、功能和安全性要求高。1.3变频器概况目前应用的绝大多数变频器是交—直—交、电容滤波电压型、SPWM调制方式的低压通用变频器。这类变频器常使用的控制方式有3种：U/f控制方式：就是通过调节变频器输出侧电压和频率的比值（U/f）来改变电动机在调速过程中机械特性的控制方式。这种控制方式最简单，是变频器最基本的控制方式，常用于风机、泵类等流体机械负载。矢量控制方式（简称VC）：这种控制方式仿照直流电动机的调速特点，将定子电流含有的励磁和转矩两个矢量分离，分别进行控制，使异步电动机的转速也能通过控制两个互相垂直的直流磁场来进行调节。直接转矩控制方式（简称DTC）：是指逆变器的通断直接控制电机的两个关键变量，磁通和转矩控制方式。每一次通断都是单独的由磁通和转矩的值决定的，而不是象PWM矢量控制那样根据预先确定的矩阵来完成功率元件的通断控制。1翻车机与变频器简介1.1翻车机概况翻车机是发电厂、钢厂、港口等企业的铁路货车实现高效散料卸车的大型设备。焦作电厂#1翻车机属于固定转子式翻车机，1985年安装投运，是为该电厂二、三期4台220MW发电机组配套的铁路货车卸煤设备。该翻车机最大载重100t，翻卸车辆每小时30辆，最大回转角度175°，翻车机倾翻由两台绕线式电机工频驱动，电机功率为55kW。翻车机系统主要包括4个部分：翻车机本体、重牛、迁车台、空牛。改造前翻车机系统不能调速，旋转可控性差，撞击力大、振动大，难以准确对位，系统故障率较高，容易发生飞车、出轨等严重事故，对翻车机刚结构冲击变形较大，影响着系统的设备寿命，甚至对货车车箱造成损失，不符合铁路部门要求。因此决定对＃1翻车机系统进行全方位的改造，包括机械部分、液压部分、电气和控制部分。控制部分包括翻车机变频和PLC程控的改造。由于翻车机本体的重要性和复杂性，翻车机本体的变频改造是整个系统改造的重点。1.2翻车机负载特点不同于普通风机、泵类等二次方转矩负载，翻收稿日期：2007-08-01.电力科学与工程642007年矢量控制的稳态特性优于直接转矩控制，直接转矩控制的动态特性优于矢量控制，两者差别不大，都属于高性能的控制方式。3系统主电路设计3.1断路器安装在变频器输入侧，主要为隔离作用，并具一定的保护作用。3.2接触器安装在断路器和变频器之间，用于自动控制变频器电源。变频器不宜频繁开关，不能用变频器送电、断电来控制电机的启动/停机。3.3输入交流电抗器能够使输入电流连续，提高功率因数，削弱来自电网的冲击，抑制输入电压畸变干扰，降低输入三相不平衡的危害，同时能抑制谐波对电网的干扰。3.4制动单元和制动电阻器将翻车机运转中产生的再生电能转换为热能。由于翻车机翻转中产生的能量很大，为了保证系统的安全，制动单元和制动电阻应有足够的功率和充分的散热。3.5变频机柜整个变频系统共设置四面机柜。包括一面配电柜，两面变频柜和一面制动电阻柜。另外，翻车机变频方案选择2翻车机由两台电机同时驱动，两台电机的运动机构属同轴完全机械硬连接（又称刚性连接）。从双电机的同步方式考虑，变频调速改造有两种工作方式可选：（1）一拖二的方式，即一台变频器同时拖动两台电机。（2）两台变频器分别驱动两台电机的方式。本次改造最终选择了第二种方案，采用两台变频器分别控制。原因分析如下：对于一台变频器拖动多台电机，一台变频器虽然可以记忆多套参数，但无法同时运行多套...