高压变频器在煤矿提升机中的应用

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，对于资源的能源的使用也不断地增加。煤矿提升机的节能与实用已经成为了重中之重，对于高压变频器在煤矿提升机中的应用是有效节能的手段。本文就高压变频器在煤矿提升机中的应用以及变频器的特点展开了解与研究，并提出一些关于节能的体制体系，并提出一些改造方案。

关键词：高压变频器；煤矿提升机；实际应用

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

面对着不断发展的社会经济，煤矿提升机在煤矿生产中的应用也随着增加，其在煤矿生产中的地位也随着加重。而电器传动性能的质量则直接地影响着煤矿的生产效率，同时对于煤矿的正常生产甚至也受到一系列的影响。因此对于调速技术必须得到极大的重视并投入现金的技术进行调整与改善。电器传动性能的正常生产对于煤矿提升机电器系统的要求也是极其的高，对于调速特性硬，调速精度高，四象限运行以及动态响应速度快等特点使得提升机电器系统可以准确的制动和定位。

1 高压变频器的工作原理

社会经济与技术不断的发展，使得电力电子信息技术都得到了很大的进步，同时变频技术的理论与实际应用方面也得到了极大的发展。在各个方面也有了极大的改善与升级换代，并且加强了在智能控制这一方面的问题，使得在控制理论方面压频比控制方式也得到了很大的改善。变频器的调速功能都具有内置的可编程序、参数以及通信等功能，而对于调速系统的集成度也越来越高，从单片机开始，高压变频器逐渐采用了数字信号处理器以及精简指令集计算机以及高级专用集成电路，而这些改变使得高压变频器在功能方面的综合化程度也变得越来越高。高压变频器中主要分布着18個分布单元，而每个单元都是由相同的控制与驱动系统组成。这18个单元又由分为三相的6个单元串联连接，其能够产生的相电压范围在0-3480V之间。三相功率单元又是由星形联接行成分布式控制的结构，又以各个低压输出实现高压的输出，线电压的范围可以控制在0-6000V，相电压间的相位差是120°，从而适应提升机高压电机的控制要求。交-直-交三相可控单相逆变/整流电路是变频功率单元的拓朴结构，图1反映的是整流侧为IGBT的可控整流，其一般是通过对整流 IGBT 进行控制，来实现SPWM脉波整流，最后把制动能量回馈给电网，以实现电机的电力制动。与此同时，对于逆变侧选择了IGBT模块，其中的H 桥单相逆变能够实现对IGBT逆变桥的PWM控制，能够获取正弦的单相交流输出。

2 提升机存在的问题

（1）调速方式出现问题。目前的交流调速系统中采用了绕线电击转子串联的调速方式，而这其中包含着许多问题，例如转子回路串联电阻使得能源与资源造成严重的浪费；电机的电阻值能够进行分级的切换而无法进行稳定的有级调节，使得机械与电气的冲击容易对减速器齿轮和钢丝绳产生极大的冲击，并且对系统的机械安全也造成了极大的危害。（2）直流调速系统出现问题。对于目前的工作机器中直流调速系统也存在着一部分的问题，直流调速系统只适合用于小功率的提升系统，并且直流电机存在着电刷和换向器中结构与制造工艺比较的复杂，导致交流电机的故障率会增大，并且维修的工程量会比较大，同时由于维修产生的维修费用也是极为的高。

3 改善方式

（1）提升电网质量。为了避免电网的质量过低使得电网对目标的变频产生影响，必须提高电网的质量与品质。在工作进程中需要减小绞车工作过程对电网的影响使得电网中引进变频控制，因而加强电网中的变频控制能力，将这种工作方式集中的应用进供电企业对电网质量要求更加高的地点，从而提升电网质量，减少由于电网质量过差所导致的工程问题。（2）加大节能。为了加强变频器在煤矿提升机中的应用，在加强使用效率的同时必须注重对于能源节约的问题。为了应对专业性极高的问题，可以以节能为目标对变频功能进行改良与设计。在通常的工作过程中，由于绞车为了克服大的起动转矩，所采用的电动机远远大于实际所使用的所需功率，并且在工作中一般会超出20%-30%。这种工作方式则是会导致很大的浪费，造成电动机资源的浪费。为了满足并且切合节约能源的目的，必须提高电动机的工作效率并对电动机进行变频的改造。

4 实例分析

以某矿提升机为例，其井深252m，提升系统电压 6kV、功率475kW，箕斗提升能力每斗 13t。最初选择的是以交流绕线电机转子串联电阻的方式来进行调速，随后对其进行了改造选择了变频调速装置，改造后在提升机运行过程中能够实现对变频运行的在线监测，并取得了不错的效果。

改造后试验现象和结果：（1）上提低速爬行拖动能力得到了明显的提升。在井口时负载上提爬行速度可以控制在0.45m/s，如果其在井底时可以选择合适的低频补偿量以确保其正常启动，并将爬行速度控制在0.45m/s；（2）重物下放速度为5.88m/s，上提速度为5.77m/s；（3）下放低速、加速、减速过程符合设计要求，而且各个阶段的速度都可以平稳运行；（4）重物上提的整个时间从改造前的80s降至改造后的64s左右；（5）重载上提（下放）过程中，可以通过提升变频拖动系统的力矩来满足系统设计的提升要求。

5 小结

高压变频技术是一项很先进的电子技术，并且正在不断的改良与发展之中，尽管目前仍旧存在着一些或多或少的问题，但随着社会经济的不断发展以及社会科技水平的不断提升，高压变频器正朝着更加可靠并且优异的方向发展下去，并且一定会产生更加惊人的效用。因此，在未来的高压变频使用技术上必须加强技术的支持，加大对于科技增长的重视程度，从而使得高压变频器可以更好地应用于煤矿提升机中。

参考文献：

[1]柯春松，庄舰，刘红娟等.基于局部增压技术的高挡位自动挡变速箱壳体压铸工艺优化[J].铸造，2014，63（03）：215-220.

作者简介：李海欧（1982-），男，黑龙江双鸭山人，本科，机电工程师，研究方向：煤矿机电。endprint