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1改進壓頻比控制模式

提高工作效率變頻器的基本工作原理就是通過半導(dǎo)體元器件將工頻電流信號轉(zhuǎn)變成其他頻率信號，使交流電轉(zhuǎn)換成直流電，之后通過逆變器實現(xiàn)對電流與電壓的調(diào)節(jié)與控制，使煤礦機械設(shè)備實現(xiàn)調(diào)速運轉(zhuǎn)，簡而言之也就是“交—直—交”的轉(zhuǎn)換過程。在這個過程中，頻比控制模式起著極其重要的作用。機電設(shè)備的轉(zhuǎn)速和電源輸入頻率呈正相關(guān)關(guān)系，通過調(diào)節(jié)、控制電源頻率，可以達(dá)到調(diào)整機電設(shè)備轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)這一原理，可以改進壓頻比控制模式，在煤礦機電設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中逐漸加大變頻功率，同時輔之以先進的操作控制系統(tǒng)，從而在一定程度上提升煤礦機電設(shè)備的運行效率，具體如下：

（1）功率器件方面，智能功率模塊（IPM）可以有效提高變頻功率；

（2）壓頻比控制方式方面，目前轉(zhuǎn)矩直接控制模式和矢量控制模式很好地拓寬了該技術(shù)的應(yīng)用范圍，已經(jīng)在諸多企業(yè)獲得了應(yīng)用。

2根據(jù)負(fù)載合理選擇

變頻器與電機負(fù)載是選擇變頻器和電機時必須考量的因素，具體要求為：

（1）一般的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載要求

變頻器必須具備以下幾個條件：過載能力較大；過載時間足夠；具備較大的啟動及轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩；具備恒定轉(zhuǎn)矩特性。

（2）對于風(fēng)機、泵類的負(fù)載

選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)時需符合以下兩個條件：設(shè)備經(jīng)濟性、可靠性較高，能夠提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速；可以針對機電設(shè)備的情況選擇變頻控制模式。

（3）對于恒功率負(fù)載

選擇變頻器時需符合以下兩個條件：輸出為定值控制；該變頻器能夠滿足對其進行針對性設(shè)計的需求。因此，為了確保電機處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，必須根據(jù)負(fù)載的機械特性，選擇合適的變頻調(diào)速電機。而使用中的變頻調(diào)速電機，要盡量避免長時間空載、輕載，同時要加強設(shè)備維護檢修，使其保持在最佳工作狀態(tài)，

3改進四象限變頻器，提高煤礦機電設(shè)備的靈活性

采煤作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，大量機電設(shè)備處于負(fù)荷頻繁波動狀態(tài)，這些因素給煤礦安全生產(chǎn)帶來了很大困擾。當(dāng)前煤礦機電設(shè)備采用四象變頻器技術(shù)大大緩解了這個現(xiàn)象。四象限變頻器將整流電路由原來的全波整流橋調(diào)整為由智能功率模塊構(gòu)成的可控整流橋，以便更好地完成采掘工作。四象限變頻器與普通變頻器的區(qū)別在于電機處于發(fā)電狀態(tài)時，其逆變電路和整流電路將會發(fā)生互換，從而實現(xiàn)將電機所產(chǎn)生的電量輸送至其他設(shè)備的目的。

3．1在采煤機中的應(yīng)用

我國采煤機變頻調(diào)速系統(tǒng)已由之前的“一拖二”改進為現(xiàn)在的“一拖一”。我國自主研發(fā)的采煤機已處于世界領(lǐng)先水平，例如采煤機ACS－800變頻器，可以確保加速時不過流、減速時不過壓。整個過程可根據(jù)電機功率進行計算，還能根據(jù)現(xiàn)場情況做適當(dāng)調(diào)整，從而實現(xiàn)降低能耗、提升工作效率的目的。

3．2在提升機中的應(yīng)用

在煤礦提升裝置中應(yīng)用時，普通變頻器存在較大的弊端，問題主要在于電機制動產(chǎn)生的能量會過多消耗在電阻上。變頻技術(shù)的創(chuàng)新，可以將電機處于二、四象限運行過程中發(fā)電產(chǎn)生的電能回饋給電網(wǎng)側(cè)使用，從而讓提升機實現(xiàn)勻速、加速工作與平穩(wěn)啟動、關(guān)閉，并借助數(shù)字控制系統(tǒng)有效提升工作效率，這對保障工作人員的人身安全起著重要作用。

3．3在膠帶輸送機中的應(yīng)用

膠帶輸送機具有大功率、高電壓等特點，主要通過膠帶與輪轂之間的摩擦作用實現(xiàn)煤炭傳送。可以采用變頻節(jié)能技術(shù)對上山膠帶輸送機進行改造，原理和提升機相似，改造可以改變膠帶輸送機的啟動模式，徹底實現(xiàn)軟啟動，讓機電設(shè)備實現(xiàn)平穩(wěn)運行。變頻節(jié)能技術(shù)還能降低機電設(shè)備的發(fā)熱量，在降低能耗的基礎(chǔ)上延長膠帶的使用壽命，最終提高膠帶輸送機的工作效率。

4使用變頻技術(shù)改善各電路元件間的邏輯關(guān)系

優(yōu)化電路變頻器由鍵盤、電機、電源板、控制主板等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。采用變頻節(jié)能技術(shù)改善電路元件之間的邏輯關(guān)系，不僅可以優(yōu)化電路，為煤礦機電設(shè)備提供適宜的運行環(huán)境，而且能夠在一定程度上延長煤礦機電設(shè)備的使用壽命。變頻節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵在于通過IGBT等功率開關(guān)器件以及PWM控制技術(shù)，實現(xiàn)從交流到直流再到交流的轉(zhuǎn)換。變頻器電路一般包括主電路和控制電路兩個部分，主電路的正常運行需要控制信號配合。通常電壓檢測電路會設(shè)置一個電壓上限值，如果檢測到的直流母線電壓超過該上限值，電壓檢測電路便向變頻器發(fā)出控制信號，使變頻器的過壓保護啟動。

5結(jié)語

綜上所述，通過改進壓頻比控制模式、根據(jù)負(fù)載合理選擇變頻器與電機、改進四象限變頻器、使用變頻技術(shù)改善各電路元件間的邏輯關(guān)系等策略，可以有效實現(xiàn)煤礦機電設(shè)備的技術(shù)改造。總體來看，變頻技術(shù)也并非完美，比如存在噪聲和振動比較大、應(yīng)用成本比較高等問題，但整體來看，變頻技術(shù)在我國煤礦機電設(shè)備的改造中具有很大的應(yīng)用空間。

作者：李超廖宇單位：益門煤礦機電科