采煤機用變頻器驅動板故障分析及改進

陳恒， 張莉娜， 李赟恒

（西安煤礦機械有限公司，西安 710032）

1 引言

現代電力系統中，隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，變頻交流調速已逐漸取代了過去的滑差調速、直流調速等調速系統，在很多場合中都被作為首選的傳動方案。現代變頻器基本上都采用16位或32位單片機作為核心，從而實現了全數字化控制，其主要特點是具有高效率的驅動性能和良好的控制特性。采用變頻器控制的電動機系統，具有節能效果顯著、調節控制方便、維護簡單、可網絡化集中、遠程控制、可與PLC組成自動控制系統等優點。在采煤機中，變頻器主要核心控制部分有主板、驅動板、壓敏板等，其中驅動板故障長久以來居高不下，本文結合我公司采煤機上使用的變頻器損壞情況，分析改進采煤機用變頻器驅動板問題。

2 采煤機用變頻器故障統計及分析

我公司采煤機所用變頻器在使用過程中發生的故障，在整個采煤機電氣控制系統故障中所占比率比較高，因此我們針對變頻器的各種器件損壞情況進行了跟蹤統計，表1、圖1是近兩年公司采煤機所用變頻器損壞情況統計。

根據以上統計，我公司從2011年1月至2012年12月變頻器各類損壞故障中，驅動板損壞65次，占總損壞次數的45.77%；IGBT模塊損壞18次，占總損壞次數的12.68%；主板和電容各損壞12次，分別占總損壞次數的8.45%；壓敏板損壞10次，占總損壞次數的7.04%；整流模塊和電抗各損壞8次，分別占總損壞次數的5.63%；接觸器損壞7次，占總損壞次數的4.93%；其他器件損壞2次，占總損壞次數的1.41%。

表1 2011年1月至2012年12月變頻器器件損壞統計表

圖1 2011年1月至2012年12月變頻器件損壞比率圖

可以看出，驅動板的損壞次數占據首位，近乎占到變頻器故障損壞的一半。經分析，變頻器驅動板損壞主要是逆變模塊短路故障驅動板被電弧損壞、進線側放炮、驅動板上電源損壞等造成的。市場現有可用于采煤機上的變頻器均是用在靜止的設備上，沒有考慮設備的振動因素，所以驅動板被設計得比較大，把每個逆變模塊的驅動單元、脈寬調制部分和驅動板使用的直流穩壓電源都集成在一塊電路板上，無論是驅動板上的電源故障或哪個驅動單元局部出現問題都得更換整個驅動板，故障率高、造成損失和維修費用大。

3 采煤機用變頻器驅動板改進

國內采煤機生產廠家目前使用的變頻器，二象限和四象限變頻器的驅動板都是由穩壓電源部分、脈寬調制部分、驅動單元部分三部分集成一體，國內采煤機用變頻器的驅動板結構見圖2。將上述穩壓電源部分、脈寬調制部分、驅動單元部分三個單元分別制作成獨立的電路板，驅動板的故障率會大幅度下降，也會大大降低變頻器的維修成本。例如：JOY、EICKHOFF采煤機用變頻器是專門委托變頻器生產廠家根據煤礦的特殊條件而開發的，驅動單元固定在每個逆變模塊上，獨立的驅動單元做的體積比較小，每個驅動單元上有兩個對稱觸發單元，同時變頻器上的穩壓電源部分和脈寬調制部分也均是獨立的，使得變頻器驅動單元部分的故障率很低，遠低于變頻器上穩壓電源部分。

圖2 國內采煤機用變頻器的驅動板結構

4 結語

此種改進形式的變頻器，已在山西大同礦務局、潞安礦務局等下屬煤礦投入使用，使用效果良好。通過實際使用，變頻器驅動板質量穩定性大大提高，變頻器維修費用也得到了控制，同時也對國內采煤機用變頻器的改進工作奠定了堅實的基礎。

［1］王建華.電氣工程師手冊［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［2］變頻器固件手冊［Z］.北京：北京ABB電氣傳動系統有限公司，2010.