高路 刘小凯通讯作者
山东博诚电气有限公司 山东济宁 273500
摘要：对我国所有行业来说，煤炭消耗电量电力占总生产成本的很大一部分，特别是通风、改良和排水等设备的生产成本，约占系统总能耗的75%。由于设备选择的影响，许多设备无法满足最大工作效率的要求，造成了巨大的能耗浪费。为了进一步降低成本，提高产品质量，煤炭企业必须采取措施降低能耗。采用变频调速技术为煤炭工业的主要节能装置提供合理改造，起到节省能源和发展企业技术的作用。
关键词：变频调速技术；煤矿电机；应用研究
随着现代社会生产快速增长，工业生产技术的发展，工业发动机的使用条件越来越严格，煤炭电机流量调节技术不断发展。过去，调节技术依赖直流斩波或串联调节技术。技术进步和生产力的提高导致了生产环境的变化。电机的输出频率也变得更加多样化。电机频率的安全高效调节是技术人员必须注意的重要问题。
一、变频调速技术的突出优势
直流驱动是传统煤矿电机的主要驱动力。直流电机具有良好的牵引特性。负载力矩增大时转速降低。电机有两种转速控制模式:主电路与电阻串联。简单调速方法，但它能量消耗大。与串联电阻调速技术相比，该工艺能有效降低能耗，但难以解决直流电机固有缺陷。变频调速技术与主电路串联电阻调节和直流斩波调速相比，具有起动转矩大、调速性能好、维护率低等优点，有助于控制能耗，实现节约。
二、变频调速技术在煤矿电机中应用要点
1.变频调速技术应用于电机调速时，形成较大电流，对电机造成一定损害。通常，当输入频率较高时，电机转速会提高，两者之间存在比例关联性。为防止电机损坏电流，可采用正弦脉宽调节电路实现任意频率调节，同时可任意调节电机转速，实现无级调速目标。
2.电机转速稳定时，死区问题容易发生。研究表明，低频谐波可能引起发动机死区问题。在这种情况下，可以通过多个结构来解决这些问题。
3.频率控制计划。首先，在公共电网中，可使用直流调节方法将交流电源转换为直流电源。接下来采用直流调节方法将直流再次转换为交流。此时电频率可以满足负载要求。
三、防爆变频器在煤矿应用中的关键技术
1.防爆变频器的工作方式如下:变频器使用电源半导体的通断功能，将工频电源转换成另一种可调频率电源控制装置。按照分类变换环节，防爆变频器是用于煤矿的AC-DC-AC(vvf)转换器，首先通过适配器将工业频率交流电源转换为直流电源，然后将直流电源转换为变频调速驱动的交流电源，以驱动电机。
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电压型交-直-交变频器拓扑结构
（1）整流部分。不可控整流二极管的变流器是两象限变频器将工频转换为直流电源。可控整流是四象限变频器使用，由两组晶体管组成。由于功率是可逆的，因此回馈能量。（2）直流平波回路。对于整流后的直流电压，电压是电源频率的六倍。逆变器的脉冲频率电压也可以切换到直流变动。为了电压避免波动，采用电感和电容吸收脉动(电流波动)。当设备相对较小并且电源和主电路形成余量，电感省去平波回路的使用。(3)逆变器。将逆变器的输出功率分为即定时关断交流电源和关断电源。
2.防爆变频器使用中存在的问题及解决方法。防爆散热问题。(1)管道散热技术原理。管道是导热系数非常高的传热元件。它通过密闭真空管中介质的蒸发和冷凝传递热量。由热管组成的换热器结构紧凑，传热效率高，流体强度损失低。热管根据IGBT等模块的模拟热输出而设计的。(2)变换器布置结构。主电回路输入电气过滤装置为外壳，防止加热对变频部分的影响；整流、直流和逆变部分设计为大单元，大功率变换器还可以将整流和逆变部分分为两个单元，两个壳体分别安装。需要散热部件(如整流模块和IGBT模块)安装在防爆腔内的过度散热器上。防爆外壳焊槽形散热器，槽形和过度散热器通过热管相互连接。如果散热器温度过高，可以通过它们散发出去。
3.变频调速装置在煤矿中的技术应用。(1)防爆变频器在煤矿主通风机上的应用。变频器在运行过程中可以方便地调整频率，以满足实际的压力和气流要求。产生的风机性能，去除运行强度，提高效率，降低高压元件，提高风机服务寿命。高压变频技术采用单二极管钳位，可将系统输出电压提高一级，然后将电气电子元件的耐压要求降低一半；高压变频器通过改变供电频率来调整三相异步电动机转速，具有使用寿命长、调速范围广、日常维护量小、能耗低等优点。高压变频技术采用低压装置实现高压变频输出。设备不需要串联，输入输出谐波很小。（2）风机变频调速节能原理。当风机转速由NL变为N2时，Q、h、P的关系如下：
Q2=Q1(n2/nl)
H2=H1(n2/nl)2
P2=P1(n2/nl)3
风量Q(m3/min)风压H(h20mm)风机功率p(kW)。因此，风机风量与转速一次方成正比，二次方成正比的是压力与转速，三次方成正比都是轴向性能与转速。理想情况下，功率和速度之间的关系如下所示:
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表1
如表1所示，风机调节转速可在所需流量减少时节省大量能源。例如，如果流量减半，通过变频器设置速度，理论上只能降低12.5%的功耗就有87.5%的能源节约。但是，使用常规挡板调节风量不会影响能效，流量可以控制。
变频调速技术可产生节能和控制优势，从而降低能耗。它是一种变速技术，应用在现代煤矿电机。当然，在生产实践中仍然存在问题，需要根据生产环境和实际运行条件进行修改或调整，以确保煤矿电机的有效安全运行。
参考文献：
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