浅谈变频技术在煤矿生产的应用

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1、变频技术在煤矿生产中的应用摘要：本文简要分析了变频技术在煤矿生产中的应用特性，并结合了变频器的应用实例，揭示了其控制原理；随着变频技术的日益发展和成熟，可以实现节能、增产、降耗的目的，有着非常广阔的应用前景。关键词：变频技术控制方式应用特性变频技术是电力电子技术的主要组成部分，它主要应用在交流电机的调速和供电电源两个领域。随着变频技术的日益发展和成熟，已取得了在节能、提高生产能力、质量和设备效率等方面的种种效益。变频器的使用引入矢量控制实现了调速快速响应和高精度准确性，由于其在节能及提高设备生产率、维护性上的优点，使得变频

2、技术开始大量应用在煤矿生产中。其中应用变频器的主要设备有矿井提升机、主扇风机、压风机、带式输送机及各种水泵等。1、变频技术的应用特征1.1节能以前在煤矿生产中，风机、水泵类机械的风量、流量控制很少采用转速控制的方式，多是由异步电动机拖动，进行恒速运转。当需要调节风量、流量时，实际采用的办法是调节挡板或阀门开度来实现，存在严重的节流损耗，从节约能源的观点来看是很不经济的。在煤矿生产中采用变频器对风机、水泵类机械进行转速控制来调节风量、流量的方法，对节约能源、提高企业经济效益具有重要意义。1・2维护性的提高随着异步电动机变频技

3、术的日益发展和成熟，变频调速器在可靠性、调速范围、使用方便等方面是调压调速、串级调速、转子串电阻调速、液力偶合调速等无法比拟的。在煤矿生产中，矿井提升机多采用转子串电阻调速，调速范围小，精度低，安全性能差，在减速和下放时，需投切动力制动直流电源，易造成设备损坏,存在故障点较多，设备维修量大；采用变频调速时，运行可靠性大为提高，运行故障率大大降低，司机操作简单，减少了设备维修量，提高了设备生产率、维护性。1・3其他变频器在煤矿生产中的应用还有利于产品的标准化、简单化，电机的防爆化、高速化，电源设备容量的减小等。变频器对电源频

4、率没有要求（50Hz或60Hz均可），并且可以在低频（3Hz以下）启动，使设备的工作电流受到抑制。2、变频器的控制原理2.1变频器的控制方式通用变频器的基本电路主要由：1、整流部分；2、滤波部分；3、逆变部分；4、控制电路四个部分组成。就变频器的控制方式来说大体可分为开环控制和闭环控制，后者进行电动机速度反馈。作为开环控制有U/f恒定控制方式，闭环控制有转差频率控制、矢量控制等方式。而矢量控制在电动机的控制性能方面最为优良，它可以实现与直流电动机电枢电流控制相媲美的传动性能。目前，各种控制方式的变频器已经产品系列化，根据调

5、速目的、用途和所要求的性能选择最适宜控制方式的变频器，获得性能较高的系统。1）U/f恒定控制异步电动机的转速由电源频率和电机级数决定，所以改变频率，电动机转速随着改变。但是频率改变时电机内部阻抗也随之改变，这样单是改变频率将产生由弱励磁引起的转矩不足、由过励磁引起的磁饱和现象，是电动机的功率因数、效率显著下降。U/f恒定控制方式在改变频率的同时控制变频器的输出电压，是电动机磁通保持一定，在广泛范围内调速运转时电动机的效率、功率因数不下降。2）转差频率控制转差频率是施加于电动机的交流电压频率与电气角频率的差频率，进行U/f控

6、制时，根据电动机产生的转矩大小近似与转差频率成正比，通过控制转差频率，就可控制转矩，这就是转差频率控制。其与U/f恒定控制相比加速度特性和限制过电流的能力得到提高，另外，其具有速度控制器，利用速度反馈进行速度闭环控制，更适用于自动控制系统。3）矢量控制其基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，故这种控制方式被称为矢量控制方式。矢量控制方式使对异步电动机进行

7、高性能的控制成为可能。采用矢量控制方式的交流调速系统不仅在调速范围上可以与直流电动机相匹敌，而且可以直接控制异步电动机的转矩。2.2各种控制方式的特性比较1）U/f恒定控制的特性U/f恒定控制是最简单的控制构成方式，机械特性硬度也较好，能够［两足一般传动的平滑调速要求，通用性优良。但在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意。急加减速或负载过大时，抑制因转差频率增大引起的过电流的能力有限，不适于要求同步运转

8、的用途。2）转差频率控制的特性与U/f恒定控制相比增加了转差频率的控制功能，虽然需要调整转差频率，但过电流的抑制、速度精度等特性比U/f恒定控制有所提高。在低频时电压调速与U/f恒定控制同样困难，但采用转差频率控制可以限制电流，使用的速度范围得到扩大，适用于要求某种程度的同步运转的用途。3）矢量控制的特