礦井提升機變頻調速系統應對供電質量的控制策略

張 全（黑龍江省七臺河市茄子河區煤炭生產安全監督管理局，黑龍江 七臺河 154600）

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礦井提升機變頻調速系統應對供電質量的控制策略

張 全
（黑龍江省七臺河市茄子河區煤炭生產安全監督管理局，黑龍江 七臺河 154600）

摘 要：在現代社會發展的進程中，礦井提升機在使用的過程中普遍采用變頻調速系統進行控制，這一運行模式對供電質量的控制也起到了重要的作用，并且在定位以及制動方面可以帶來更加準確的效果。隨著新技術手段在變頻調速系統中的應用，提升機的整體性能得到了有效的保證，對于其安全穩定的運行提供了基礎性的保障。本文針對這方面的內容進行了詳細地論述，希望在今后的工作中可以對變頻調速系統進行更加有效地控制，保證供電質量的穩定性。

關鍵詞：礦井提升機；變頻調速系統；供電質量；控制策略

礦井提升機主要應用在煤礦生產的過程中，對于礦山生產將會起到重要的作用，所以加強對提升機的有效控制是一項系統性并且需要一定技術含量的工作，將其應用在煤礦開采的工作中，能夠有效的提升礦山的生產效率，并且在安全性方面也將會得到重要的保障。隨著我國對煤礦開采工作的愈發重視，在礦井提升機的控制方面通常都會采用變頻調速系統進行控制，這種控制方法在我國已經基本形成，可以說我國當前的煤礦生產基本上已經進入了變頻調速的時代。

1 礦井提升機變頻調速系統在我國的發展現狀

從整體上來看，這一系統在我國的應用已經達到了比較成熟的水平，所以在運行的過程中其可以達到自動加速的效果，保證礦井中正常的運行，在運用了這一系統進行控制后，真正實現了進行軟啟動以及平滑調速的效果。除此之外，在提升機的運行過程中，還能夠恰到好處地給定S形速度，有效地實現了對加減速時間、上下限頻率等相關目標的控制。可以說，我國目前所使用的變頻調速系統中主要是以交-直-交高壓為主，這種類型的變頻控制主要在以下幾個方面具有重要的作用。首先是能夠有效地提升工作效率，并且不會產生較多的損耗，起到了節能減排的作用。其次是在應用范圍上，具有更加廣闊的發展空間，值得在其他相關行業中進行推廣，尤其是在籠型異步電動機中可以得到進一步的應用。第三是在調速的方面，具有幾個不同的檔，范圍更加廣闊，并且能夠達到更加準確的精度。第四是在整個調節的過程中，都是運用計算機進行控制的，可以直接將監測結果體現在顯示器中，這樣就更加便于觀察以及隨時進行調控，也能對故障進行相應地診斷。隨著這一控制系統的應用，我國在礦井生產過程中變得更加安全穩定，但是相應的一些其他問題也隨之出現，只有保證供電質量更加穩定，才能實現變頻調速系統的使用，如果高壓電網不穩定，那么也就會在一定程度上制約著變頻調速系統的使用。

2 對供電質量的基本要求以及故障分析

在進行具體工作的過程中，需要確保電源的穩定性，只有將電源保持在更加穩定的狀態下，才能降低故障的出現。在當前的工作中，主要出現的故障集中在以下幾個部分。首先是在電動機運行的過程中，頻率減少時，隨之電動機的同步轉速也會呈現出下降的趨勢，在慣性的影響下，轉子轉速并不會發生改變，這樣在電動機軸上的轉矩就會轉化為制動轉矩，導致電動機轉速呈現出下降的趨勢，隨之進入到再生制動狀態之中。

其次，髙壓變頻調速系統功率輸出部分驅動電路采用的IGBT晶體管存在所謂擎住效應。由于IGBT半導工藝結構上存在一個寄生晶體管，也就是寄存可控硅。IGBT的理想等效電路如圖1所示。

它是一個PNP雙極晶體管和功率MOSFET采用達林頓連接而形成的單片BI-MOS晶體管。而實際的IGBT的等效電路卻如圖2所示。

IGBT實際等效電路與理想等效電路的不同之處在于T2與T3分別是由可控硅與功率MOSFET構成的。圖中T2是有條件的寄生存在的，正常使用不存在T2，當電流突然增大其壓降大到能夠使寄生T2導通，T2與T3晶體管門極控制作用失靈，形成自鎖現象，這就是擎住效應。

第三種情況是在伺服驅動的過程中產生的一種情況，當感性電機負載沖擊到IGBT晶體管時，通過變頻調速系統就會將現有的工作狀態傳導入電網中，此時系統正處在減速的運行階段，而電機正處在再生制動的狀態中，如果電網出現斷路的情況，在大電流的影響下就會產生擎住效應，造成礦井提升機不能正常地進行升降，由此會產生一系列的安全事故。

圖1理想的等效電路

圖2實際的IGBT等效電路

3 控制礦井供電質量的具體措施

為了保證煤礦工人進行更加安全的生產工作，就需要對礦井提升機的應用加以重視，因為在礦山生產中，這一設備是不可或缺的設備之一，通過對礦井提升機性能的不斷提高，便能夠確保煤礦的生產效率，將煤礦生產得到更加安全的保障。對此，筆者認為應該進一步提升礦井的供電質量，從變頻調速的方面入手，這樣才能從根本上為礦井安全提供基礎性的保障。要想確保礦井提升井能夠得到有效的控制，就需要對供電質量進行進一步地管理。筆者主要從以下幾個方面提出了相應的措施。

（1）首先，一定要保證供電區域的電流狀態，并且以此為基礎對礦井提升機的運行制定出更加準確的方案。操作人員也應該進一步強化自身的隱患意識，嚴格按照操作指令中的要求進行控制，并且隨時觀察電網中電壓的變化情況，如果出現問題，就要及時采取應急措施予以解決。進一步提升運行，這樣就能緩解因為負荷量增大而產生的壓降情況。如果天氣出現異常，那么就要采用災害天氣的預防方案，禁止在災害天氣中繼續使用提升機，以防止因為供電故障而發生的安全事故。

（2）在對變頻調速系統進行控制的過程中，需要注意的是在拖動系統出現轉速下降的過程中，動能逐漸降低的狀況，在這種情況下，電動機便不能將電能傳輸回電網中，從而造成泵生電壓的情況，此時的電壓如果超出一定的數值，那么就需要再增設一條放電回路，將增生的電能逐步消耗掉。通過對電路的進一步優化設計，能夠將電動機的定子電源得到有效的控制，取得保護電路的作用。

（3）常規礦井提升機的交流電動機，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時，軸上輸出轉矩、輸出功率都可以達到額定值。在變頻調速的情況下，供電頻率是變化的，電機的實際輸出也會變化，由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動場合的電機配合時，必須合理選擇容量。同時在一臺變頻器驅動一臺電機的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機功率大于當前該電動機的功率。

（4）采用變頻調速系統后，由于所采用的電路均為大規模和超大規模的集成電路，結構簡單并且不需要大量的元器件，大大地減少了原來系統的故障點，有效保障了礦井提升機的運行安全性與供電穩定性。

結語

保證礦井工作的安全性是目前工作的重中之重，因此需要相關部門對礦井發生安全事故的主要原因進行調查研究，從而得到有效地控制。本文主要對其中的重要影響因素，即礦井供電質量的問題進行了論述，希望得到有效解決。影響礦井供電質量的主要因素在于高壓變頻調速系統出現了故障，受到操作方面或者制造工藝等方面諸多因素的影響，所以只要加強質量管理，操作方面的問題是完全可以得到避免的。只要使驅動電路改進得更加完善，就能實現保護的目標。

參考文獻

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中圖分類號：TD633

文獻標識碼：A