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指令信号，送到变频器实现速度调节。
3）方向控制
指通过三种控制方式输入方向指令，经过PLC程序算法处理输出继电器接点信号，通过
控制电缆传至变频调速箱内，实现对变频器的方向控制。
4）漏电闭锁保护
指在变频器运行之前，对变频器的输出进行漏电检测，当发现变频器的输出端对地绝缘
小于7kΩ时，漏电闭锁保护动作，使得真空接触器无法吸合，变频器无法送电。
5）漏电保护
指在变频器运行过程中，对变频器的输出进行漏电检测，当发现变频器的输出端对地绝
缘小于3.5kΩ时，漏电保护动作使得真空接触器断电，变频器无法工作。
6）电压异常保护
指检测变频器的输入400V三相电压的过、欠压情况（±15%），当输入的三相电压超过
整定范围时，保护动作使得真空接触器断电，变频器无法工作。
7）抱闸系统控制
对于大倾角工作面，机组运行于四象限状态，为了保证机组在大倾角情况下可以正常启
停及平稳运行，我们设计了抱闸控制系统。
变频器运行过程
变频器得到运行指令时并不是直接松闸加速至给定速度值，从开始启动到已经运行，必
须经历松闸时序过程。
当变频器得到运行指令时（给定牵引方向），变频器输出一个3Hz电源给牵引电机供电，
牵引电机此时有电流通过产生力矩将机组锁住，防止下滑。当变频器输出的负载电流达到设 定值时（30%额定电流），变频器发出松闸指令，控制制动电磁阀切换油路给制动器供油压。
由于制动器的松闸运动与油压的上升相对于电气来说速度很慢，制动器从闭合到打开需
要一定时间，如果变频器发出松闸指令的一瞬间就加速至给定速度,则电机相当于阻转，所 以变频器运行还需要松闸反馈信号，确保制动器打开后再加速运行。变频器发出松闸指令后 开始等待，在1秒钟内收到压力继电器反馈回来的松闸确认信号后，再经过不大于1秒钟的延 时，以保证制动器打开后，则变频器正常加速牵引，如果1秒钟内没收到松闸确认信号，则 变频器报SE3时序错误。
变频器停止及换向过程
当变频器停机或换向时，也不是直接停止变频器后就报闸，牵停后到机组停住必须经历
报闸时序过程；换向过程则包括报闸时序和松闸时序（反向）两个过程。
当给变频器牵停指令时，变频器先减速至抱闸频率3HZ，牵引电机此时有电流通过产生
力矩将机组锁住，防止下滑。当变频器输出的负载电流下降至设定值时，变频器关闭松闸指 令，制动电磁阀失电，制动器回油。变频器关闭松闸指令后开始等待，在1秒钟内松闸确认
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消失，再经过不大于1秒钟的延时，以保证制动器抱住后，则变频器正常停止运行，如果在1
秒钟时间后还有松闸确认，则变频器报SE4时序错误。变频器换向过程就是停止过程和反向 启动过程的结合。
4.4 采煤机控制及保护原理
（ 1）恒功率自动控制
设置恒功率自动控制的目的是为了充分利用截割电机的功率，同时也可防止电机超载而
损坏。根据功率P＝ 3 ×U×I×COS?公式，在电机额定点附近功率P正比于电流I。所以， 采用两个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流，就可以知道电机负荷状况。电流 互感器输出0～10V的信号，送入PLC进行比较，得到欠载、超载信号。当任一台电机超载（P ＞110%Pe）时，发出减速信号，直至电机退出超载区域；然后当二台电机都欠载（P?90%Pe） 时，牵引速度会自动增加（最大至给定速度）。
其中 P：截割电机实际功率
Pe：截割电机额定功率
（ 2）重载反牵控制
重载反牵引功能的设置是为了防止采煤机严重过载而设置的一种保护功能。当任一截割
电机负荷大于130%Pe时，通过PLC的反牵定时电路使采煤机以给定速度反向牵引一段时间 后，再继续向前牵引。若反牵阶段结束后,截割电机负荷仍大于130%Pe，系统将断电停机。
（ 3）截割电机热保护
在左、右截割电机绕组内埋设有Pt100热电阻，热电阻直接接入PLC的RTD模块。当任
何一台电机温度达135℃时, 系统将截割电机电流保护整定降低30%， 任一电机温度达155 ℃时，PLC输出信号（Q9）将采煤机控制回路切断，使整机停电。
（ 4）牵引电机负荷控制
左、右牵引电机的负荷信号来自变频器，其值为0～10V的电压信号，该信号先送入PA6
盒进行滤波处理，然后送入PLC进行检测、比较，进行左、右牵引电机负载平衡、超载、欠 载控制。当左、右牵引电机负荷悬殊时，PLC发出信号，由两变频器分别调整两电机速度， 从而使两电机负荷基本平衡；当任一台电机超载（I >110％Ie）时，PLC发出减速信号降低 牵引速度，直到电机退出超载区域；当左、右电机都欠载（Ⅰ?90％Ie）时，牵引速度自动 增加（最大至给定速度）。
当牵引电机严重超载（I >150％Ie）且持续时间超过3秒时，PLC输出信号将使牵引启动
回路断开，停止牵引。
（ 5）无线电遥控原理
无线电遥控器工作在150MHz频段，在离采煤机一定距离内，左、右发射机分别控制左、
右摇臂的升降，并共同控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停。
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（ 6）端头控制站原理
采用先进的数据编码技术，将端头控制站的命令传至电控箱 ，经过解码后送入PLC来
控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停和左、右摇臂的升降。
4.5 变频器调速工作原理
4.5.1 变频调速工作原理
由于交流电机的转速公式：
n＝(1-S)60f1/ P
其中：f1－定子供电电源频率
P－极对数（一定） S－转差率 n－转速
可知在其它参数不变的情况，异步电机的转速与电源频率成正比。因此，通过改变牵引
电机供电电源频率的方法，即可改变牵引电机转速。
变频器调速工作示意图如图 4.4 所示，变频调速系统原理如图 4.5， 变频箱接线图如图
4.6，变频器和公共控制盒内部接线图见图 4.7。
变频调 速箱
速度指令
电控箱
能量回 馈单元
控制器 控制器
制动器
AC
电源 整流器
DC
逆变器
牵引 电动机
制动器
牵引 电动机
图 4.4 变频器调速工作示意图
在正常电动状态下，电网电压经整流器变为直流，逆变器在控制器的作用下将直流电压
逆变为频率和电压均可变的交流电源，通过改变牵引电机的电源电压和频率实现对牵引电机 的调速。
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由于安装了能量回馈单元，可使电动机运行在发电状态，此时电机发电产生的能量由回
馈单元回馈给电网，从而产生制动力矩。实现牵引电机的四象限（正向电动，反向制动，反 向电动，反向制动）运行，同时也实现节能目的。
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图 4.5 变频调速系统原理图
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