每个功率单元结构上完全一致，可以互换，GBP系列产品具备100%定额功率的能量回馈能力，功率单元原理见图5。
图5 单元结构图
图中：R：三相启动电阻 K：三相接触器 C：滤波电容 L：滤波电感
功率单元利用IGBT进行同步整流，同步整流控制器实时检测单元电网输入电压，利用锁相控制技术得到电网输入电压相位，控制整流逆变开关管Q1～Q6所构成的相位与电网电压的相位差，便可控制电功率在电网与功率单元之间的流向。以a相为例，若要控制a相电流正方向流动且幅值增大，必须使Q2导通，若要控制a相电流反方向流动且幅值减小，必须关断Q1，使电流通过Q2并联的续流二极管，当电机处于减速运行状态或负力提升时，由于负载惯性作用进入发电状态，其再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间滤波电容充电，使中间直流电压升高，电容器上的直流电压达到有源逆变起动的门槛电压时，自动起动有源逆变，这时逆变相位超前，功率单元将电机及其负载的机械能转化为电能，回馈到电网中去。反之则电功率由电网注入功率单元，电功率大小与相位差成正比。电功率的大小及流向由单元电压决定，就同步整流而言，整流侧相当于一个稳压电源，与电功率大小及方向相对应的电网与逆变相位差由单元电压与单元整定值之间的偏差通过PID调节生成。
单元逆变输出由Q7～Q10组成，采用矢量正弦波脉宽调制（PWM）方式，控制Q7～Q10IGBT的导通和关断，输出单相脉宽调制正弦波形。
3、控制系统
控制系统由控制器，IO板和人机界面组成。控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板，一块从控板和一块电源板组成。光纤板通过光纤与功率单元传递数据信号，每块光纤板控制一相的所有单元。光纤板周期性向单元发出脉宽调制（PWM）信号或工作模式。单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发出故障代码信号。
信号板采集变频器的输出电压、电流信号和光电编码盘信号，并将模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，以及提供给主控板数据采集。
主、从控板采用DSP，完成对电机控制的所有功能，运用正弦波空间矢量方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来自人机界面主控板的参数设置。
一、改造案例及使用情况
改造地点：焦煤集团九里山矿主井
现场基本情况：
电机功率：315kW 额定电压：6kV 额定电流：77A 井深：315m 提升速度：6.02m/s
原系统：转子串电阻调速
1、 改造方案
为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。同时为了让操作者不改变操作习惯，工、变频系统都用原操作机构操作。示意图如图6所示：
1、 使用情况
该矿自2005年投入运行以来，一直稳定运行。由于采用了高压变频控制技术，还产生了下面一系列的优点：
2.1 变频系统无需原电控调速用的交流接触器及调速电阻，提高了系统的可靠性，改善了工作人员的操作环境。
2.2 调速连续方便，连续平滑调节。
2.3 实现了低频低压的软启动和软停止，使运行更加平稳，机械冲击小。
2.4 启动及加速过程冲击电流小，加速过程中最大电流不超过1.5倍的额定电流，提升机在重载下从低速平稳无级平滑的升至最高速，没有大电流出现，减小了对电网的冲击。
2.5 采用回馈制动技术，成功解决了位能负载在快速减速或急停时的再生发电能量处理问题，保证了变频器的安全运行。
2.6 节能效果显著。
五、结束语
矿山提升机变频调速系统具有控制性能优良、操作简便、运行效率高、维护工作量小等诸多优点，随着变频调速技术的日益成熟与能源节约要求的必然趋势，它正成为矿山提升机传动的发展方向。
