高壓變頻器在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于資源的能源的使用也不斷地增加。煤礦提升機(jī)的節(jié)能與實(shí)用已經(jīng)成為了重中之重，對(duì)于高壓變頻器在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用是有效節(jié)能的手段。本文就高壓變頻器在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用以及變頻器的特點(diǎn)展開(kāi)了解與研究，并提出一些關(guān)于節(jié)能的體制體系，并提出一些改造方案。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；煤礦提升機(jī)；實(shí)際應(yīng)用

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

面對(duì)著不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)，煤礦提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用也隨著增加，其在煤礦生產(chǎn)中的地位也隨著加重。而電器傳動(dòng)性能的質(zhì)量則直接地影響著煤礦的生產(chǎn)效率，同時(shí)對(duì)于煤礦的正常生產(chǎn)甚至也受到一系列的影響。因此對(duì)于調(diào)速技術(shù)必須得到極大的重視并投入現(xiàn)金的技術(shù)進(jìn)行調(diào)整與改善。電器傳動(dòng)性能的正常生產(chǎn)對(duì)于煤礦提升機(jī)電器系統(tǒng)的要求也是極其的高，對(duì)于調(diào)速特性硬，調(diào)速精度高，四象限運(yùn)行以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)使得提升機(jī)電器系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位。

1 高壓變頻器的工作原理

社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)不斷的發(fā)展，使得電力電子信息技術(shù)都得到了很大的進(jìn)步，同時(shí)變頻技術(shù)的理論與實(shí)際應(yīng)用方面也得到了極大的發(fā)展。在各個(gè)方面也有了極大的改善與升級(jí)換代，并且加強(qiáng)了在智能控制這一方面的問(wèn)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(diào)速功能都具有內(nèi)置的可編程序、參數(shù)以及通信等功能，而對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)的集成度也越來(lái)越高，從單片機(jī)開(kāi)始，高壓變頻器逐漸采用了數(shù)字信號(hào)處理器以及精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)以及高級(jí)專(zhuān)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(lái)越高。高壓變頻器中主要分布著18個(gè)分布單元，而每個(gè)單元都是由相同的控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。這18個(gè)單元又由分為三相的6個(gè)單元串聯(lián)連接，其能夠產(chǎn)生的相電壓范圍在0-3480V之間。三相功率單元又是由星形聯(lián)接行成分布式控制的結(jié)構(gòu)，又以各個(gè)低壓輸出實(shí)現(xiàn)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(yīng)提升機(jī)高壓電機(jī)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(jié)構(gòu)，圖1反映的是整流側(cè)為IGBT的可控整流，其一般是通過(guò)對(duì)整流 IGBT 進(jìn)行控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)SPWM脈波整流，最后把制動(dòng)能量回饋給電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電力制動(dòng)。與此同時(shí)，對(duì)于逆變側(cè)選擇了IGBT模塊，其中的H 橋單相逆變能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(jī)存在的問(wèn)題

（1）調(diào)速方式出現(xiàn)問(wèn)題。目前的交流調(diào)速系統(tǒng)中采用了繞線電擊轉(zhuǎn)子串聯(lián)的調(diào)速方式，而這其中包含著許多問(wèn)題，例如轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電阻使得能源與資源造成嚴(yán)重的浪費(fèi)；電機(jī)的電阻值能夠進(jìn)行分級(jí)的切換而無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的有級(jí)調(diào)節(jié)，使得機(jī)械與電氣的沖擊容易對(duì)減速器齒輪和鋼絲繩產(chǎn)生極大的沖擊，并且對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械安全也造成了極大的危害。（2）直流調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于目前的工作機(jī)器中直流調(diào)速系統(tǒng)也存在著一部分的問(wèn)題，直流調(diào)速系統(tǒng)只適合用于小功率的提升系統(tǒng)，并且直流電機(jī)存在著電刷和換向器中結(jié)構(gòu)與制造工藝比較的復(fù)雜，導(dǎo)致交流電機(jī)的故障率會(huì)增大，并且維修的工程量會(huì)比較大，同時(shí)由于維修產(chǎn)生的維修費(fèi)用也是極為的高。

3 改善方式

（1）提升電網(wǎng)質(zhì)量。為了避免電網(wǎng)的質(zhì)量過(guò)低使得電網(wǎng)對(duì)目標(biāo)的變頻產(chǎn)生影響，必須提高電網(wǎng)的質(zhì)量與品質(zhì)。在工作進(jìn)程中需要減小絞車(chē)工作過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的影響使得電網(wǎng)中引進(jìn)變頻控制，因而加強(qiáng)電網(wǎng)中的變頻控制能力，將這種工作方式集中的應(yīng)用進(jìn)供電企業(yè)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量要求更加高的地點(diǎn)，從而提升電網(wǎng)質(zhì)量，減少由于電網(wǎng)質(zhì)量過(guò)差所導(dǎo)致的工程問(wèn)題。（2）加大節(jié)能。為了加強(qiáng)變頻器在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用，在加強(qiáng)使用效率的同時(shí)必須注重對(duì)于能源節(jié)約的問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)專(zhuān)業(yè)性極高的問(wèn)題，可以以節(jié)能為目標(biāo)對(duì)變頻功能進(jìn)行改良與設(shè)計(jì)。在通常的工作過(guò)程中，由于絞車(chē)為了克服大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所采用的電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所使用的所需功率，并且在工作中一般會(huì)超出20%-30%。這種工作方式則是會(huì)導(dǎo)致很大的浪費(fèi)，造成電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)。為了滿足并且切合節(jié)約能源的目的，必須提高電動(dòng)機(jī)的工作效率并對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻的改造。

4 實(shí)例分析

以某礦提升機(jī)為例，其井深252m，提升系統(tǒng)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(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)速，隨后對(duì)其進(jìn)行了改造選擇了變頻調(diào)速裝置，改造后在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變頻運(yùn)行的在線監(jiān)測(cè)，并取得了不錯(cuò)的效果。

改造后試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果：（1）上提低速爬行拖動(dòng)能力得到了明顯的提升。在井口時(shí)負(fù)載上提爬行速度可以控制在0.45m/s，如果其在井底時(shí)可以選擇合適的低頻補(bǔ)償量以確保其正常啟動(dòng)，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(guò)程符合設(shè)計(jì)要求，而且各個(gè)階段的速度都可以平穩(wěn)運(yùn)行；（4）重物上提的整個(gè)時(shí)間從改造前的80s降至改造后的64s左右；（5）重載上提（下放）過(guò)程中，可以通過(guò)提升變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的力矩來(lái)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的提升要求。

5 小結(jié)

高壓變頻技術(shù)是一項(xiàng)很先進(jìn)的電子技術(shù)，并且正在不斷的改良與發(fā)展之中，盡管目前仍舊存在著一些或多或少的問(wèn)題，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及社會(huì)科技水平的不斷提升，高壓變頻器正朝著更加可靠并且優(yōu)異的方向發(fā)展下去，并且一定會(huì)產(chǎn)生更加驚人的效用。因此，在未來(lái)的高壓變頻使用技術(shù)上必須加強(qiáng)技術(shù)的支持，加大對(duì)于科技增長(zhǎng)的重視程度，從而使得高壓變頻器可以更好地應(yīng)用于煤礦提升機(jī)中。

參考文獻(xiàn)：

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

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