高壓變頻器在煤礦提升機中的應用

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，對于資源的能源的使用也不斷地增加。煤礦提升機的節能與實用已經成為了重中之重，對于高壓變頻器在煤礦提升機中的應用是有效節能的手段。本文就高壓變頻器在煤礦提升機中的應用以及變頻器的特點展開了解與研究，并提出一些關于節能的體制體系，并提出一些改造方案。

關鍵詞：高壓變頻器；煤礦提升機；實際應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.063

面對著不斷發展的社會經濟，煤礦提升機在煤礦生產中的應用也隨著增加，其在煤礦生產中的地位也隨著加重。而電器傳動性能的質量則直接地影響著煤礦的生產效率，同時對于煤礦的正常生產甚至也受到一系列的影響。因此對于調速技術必須得到極大的重視并投入現金的技術進行調整與改善。電器傳動性能的正常生產對于煤礦提升機電器系統的要求也是極其的高，對于調速特性硬，調速精度高，四象限運行以及動態響應速度快等特點使得提升機電器系統可以準確的制動和定位。

1 高壓變頻器的工作原理

社會經濟與技術不斷的發展，使得電力電子信息技術都得到了很大的進步，同時變頻技術的理論與實際應用方面也得到了極大的發展。在各個方面也有了極大的改善與升級換代，并且加強了在智能控制這一方面的問題，使得在控制理論方面壓頻比控制方式也得到了很大的改善。變頻器的調速功能都具有內置的可編程序、參數以及通信等功能，而對于調速系統的集成度也越來越高，從單片機開始，高壓變頻器逐漸采用了數字信號處理器以及精簡指令集計算機以及高級專用集成電路，而這些改變使得高壓變頻器在功能方面的綜合化程度也變得越來越高。高壓變頻器中主要分布著18個分布單元，而每個單元都是由相同的控制與驅動系統組成。這18個單元又由分為三相的6個單元串聯連接，其能夠產生的相電壓范圍在0-3480V之間。三相功率單元又是由星形聯接行成分布式控制的結構，又以各個低壓輸出實現高壓的輸出，線電壓的范圍可以控制在0-6000V，相電壓間的相位差是120°，從而適應提升機高壓電機的控制要求。交-直-交三相可控單相逆變/整流電路是變頻功率單元的拓樸結構，圖1反映的是整流側為IGBT的可控整流，其一般是通過對整流 IGBT 進行控制，來實現SPWM脈波整流，最后把制動能量回饋給電網，以實現電機的電力制動。與此同時，對于逆變側選擇了IGBT模塊，其中的H 橋單相逆變能夠實現對IGBT逆變橋的PWM控制，能夠獲取正弦的單相交流輸出。

2 提升機存在的問題

（1）調速方式出現問題。目前的交流調速系統中采用了繞線電擊轉子串聯的調速方式，而這其中包含著許多問題，例如轉子回路串聯電阻使得能源與資源造成嚴重的浪費；電機的電阻值能夠進行分級的切換而無法進行穩定的有級調節，使得機械與電氣的沖擊容易對減速器齒輪和鋼絲繩產生極大的沖擊，并且對系統的機械安全也造成了極大的危害。（2）直流調速系統出現問題。對于目前的工作機器中直流調速系統也存在著一部分的問題，直流調速系統只適合用于小功率的提升系統，并且直流電機存在著電刷和換向器中結構與制造工藝比較的復雜，導致交流電機的故障率會增大，并且維修的工程量會比較大，同時由于維修產生的維修費用也是極為的高。

3 改善方式

（1）提升電網質量。為了避免電網的質量過低使得電網對目標的變頻產生影響，必須提高電網的質量與品質。在工作進程中需要減小絞車工作過程對電網的影響使得電網中引進變頻控制，因而加強電網中的變頻控制能力，將這種工作方式集中的應用進供電企業對電網質量要求更加高的地點，從而提升電網質量，減少由于電網質量過差所導致的工程問題。（2）加大節能。為了加強變頻器在煤礦提升機中的應用，在加強使用效率的同時必須注重對于能源節約的問題。為了應對專業性極高的問題，可以以節能為目標對變頻功能進行改良與設計。在通常的工作過程中，由于絞車為了克服大的起動轉矩，所采用的電動機遠遠大于實際所使用的所需功率，并且在工作中一般會超出20%-30%。這種工作方式則是會導致很大的浪費，造成電動機資源的浪費。為了滿足并且切合節約能源的目的，必須提高電動機的工作效率并對電動機進行變頻的改造。

4 實例分析

以某礦提升機為例，其井深252m，提升系統電壓 6kV、功率475kW，箕斗提升能力每斗 13t。最初選擇的是以交流繞線電機轉子串聯電阻的方式來進行調速，隨后對其進行了改造選擇了變頻調速裝置，改造后在提升機運行過程中能夠實現對變頻運行的在線監測，并取得了不錯的效果。

改造后試驗現象和結果：（1）上提低速爬行拖動能力得到了明顯的提升。在井口時負載上提爬行速度可以控制在0.45m/s，如果其在井底時可以選擇合適的低頻補償量以確保其正常啟動，并將爬行速度控制在0.45m/s；（2）重物下放速度為5.88m/s，上提速度為5.77m/s；（3）下放低速、加速、減速過程符合設計要求，而且各個階段的速度都可以平穩運行；（4）重物上提的整個時間從改造前的80s降至改造后的64s左右；（5）重載上提（下放）過程中，可以通過提升變頻拖動系統的力矩來滿足系統設計的提升要求。

5 小結

高壓變頻技術是一項很先進的電子技術，并且正在不斷的改良與發展之中，盡管目前仍舊存在著一些或多或少的問題，但隨著社會經濟的不斷發展以及社會科技水平的不斷提升，高壓變頻器正朝著更加可靠并且優異的方向發展下去，并且一定會產生更加驚人的效用。因此，在未來的高壓變頻使用技術上必須加強技術的支持，加大對于科技增長的重視程度，從而使得高壓變頻器可以更好地應用于煤礦提升機中。

參考文獻：

[1]柯春松，莊艦，劉紅娟等.基于局部增壓技術的高擋位自動擋變速箱殼體壓鑄工藝優化[J].鑄造，2014，63（03）：215-220.

作者簡介：李海歐（1982-），男，黑龍江雙鴨山人，本科，機電工程師，研究方向：煤礦機電。endprint