矿用防爆变频开关设计应用

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1、煤矿现代化2010年第5期总第98期石／用防爆变频开关的设计应用姜新星，张超。董蕾(兖矿集团邹城金明工贸有限公司，山东邹城273500)摘要矿用防爆变频开关将变频控制技术与传统的磁力起动器捆绑，既可以变频控制也可以旁路工频工作，具有良好的调速特性和节能效果，在煤矿井下有着广泛的应用前景。关键词防爆变频开关；变频调逮；磁力起动器；IGBT中图分类号：TM921．5文献标志码：B文章编号：1009—0797(2010)05—0073—02使用功率器件和变频控制就不能不考虑散热问题。通用l引言变频器一般采用风冷或水冷散热方式。防爆变频开关因为所目前先进国家已普遍采用电力电子技术

2、用于煤矿带式输有电子器件封于防爆壳体的主腔内，风冷无法实现；水冷又需送机的调速或带式输送机的起动控制、风机调速和水泵调速，要水循环系统和散热器，存在体积大安装和维护不便的缺陷，在提高调速性能的同时节省了大量的能源。而我国煤矿井下防爆变频开关采用热管散热器散热。带式输送机、刮板输送机、风机、水泵、绞车广泛使用的隔爆型热管是一种传热性极好的人工构件，它利用“相变”传热交流鼠笼式电动机多采用直接起动，对电机和机械传动装置的原理，与金属铜、铝等实体材料和天然传热方式完全不同。造成很大的损害。有些煤矿采用了交流软起动在一定程度上其有效导热性是铜、铝等有色金属的成百、上千倍。热管散热

3、降低了对电网的冲击，但由于其自身起动特性较差，对移动变器就是利用热管技术对散热器进行改进而制作来的新品，电站容量要求大等制约因素，应用场合受到一定限制。在自然对流冷却条件下，热管散热器比实体散热器的性能可变频控制方式应运而生，它克服了以上的种种问题。采用提高10倍以上。图2所示为采用水一铜热管散热器(以水为矢量、直接转矩控制方案的变频控制不仅具有稳态的控制特介质，铜为管壳材料)，其蒸发段以压装方式装入铜材制成的性，而且具有良好的动态特性，可以与直流调速系统相媲美，基座，基座平面固定功率器件，冷凝段压装铝质散热片，形成不仅解决了风机、泵类等负载的拖动，而且也解决了带式输送热

4、管散热器可有效地将功率器件在防爆腔体积聚地热量传导机、刮板输送机、绞车、提升机等低速大扭矩等场合的控制难到壳体外并通过散热片快速散发，从而就解决了较大功率防题。爆变频器的散热问题。本文提出矿用防爆变频开关的设计方案，将变频控制方式与传统的磁力起动器捆绑，实现煤矿变频控制方式产品化。这种矿用防爆变频开关既起可以变频起动，也可以像普通的磁力起动器一样直接起动；起动后可以变频运行，也可以旁路工频运行，在煤矿井下有着广泛的应用前景。2应用技术分析2．1功率器件选型目前国外的一些厂家如瑞士ABB公司采用软穿通原则研制出了8kV的IGBT器件，德国的EUPEC生产的6500V／600

5、A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用，日本东芝也已涉足该领域。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高图l水一铜热管散热器示意图耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术，主要2_3电磁兼容性采用l1TI以下制作工艺，研制开发取得一些新进展。我国煤由于变频控制系统的功率开关器件工作在开关状态，器矿电压等级1140V(涵盖660V)功率器件选型有了更多的选择。件的高速开关动作使得电压和电流在短时间内发生跳变，这2．2散热问题使得电压、电流均含有丰富的高次谐波，这些谐波的电磁噪声【2]崔广心．土冻土力学一冻土力学发展的新领域『J]．冰川冻土，[6】李慧军

6、．冻结条件下岩石力学特性的实验研西安科技大学1998，20(2)：97-100．2009．【3】陈湘生．层冻结技术40年【J]．煤炭科学技术，1996，24(1)：【7】Tsytovieh，H．A．冻土力学(张长庆，朱元林译)【M]．科学出版13一l5．社．1985．『41陈瑞杰，程国栋，李述训等．人工地层冻结应用研究进展和作者简介展望『JJ．岩土工程学报，2000，22(1)：40—44．李密女(1983一)，西安科技大学建筑工程学院硕士研究【5】崔广心．我国人工冻结工程研究现状及展望[A]．第五届全生主要从事岩土工程研究。国冰川冻土学大会论文集(下)．兰州：甘肃文化出

7、版社，1996．843—851．(收稿日期：2010-4—25)·73·煤矿现代化2010年第5期总第98期能量会通过电路连接或电磁波空间耦合形成电磁干扰变频开关分为变频／工频两种工作方式，以变频工作方式felectromagneticinterferenceemi1，投入运行既要防止外界干扰为主，工频工作方式为辅。如图3所示，系统包括隔离换向开它，又要防止它干扰外界，这就存在电磁兼容性的问题。关OS，用以隔离电源和电源换向。三只主回路熔断器FU1、硬件抗干扰主要是通过隔离、滤波、屏蔽、接地等措施，抑FU2、FU3，用以保护变