变频调速技术下矿井电机的控制范文

摘要：煤炭作为我国的基础能源，对保证国家能源安全具有十分重要的意义，随着科学技术的不断进步，矿井的机械化、电气化水平不断提升，变频调速技术在矿井的应用也不断增加，基于此笔者从矿井机电的运行环境，变频技术基本原理、电机变频调速系统模型、变频调速技术应用注意事项等内容出发，分析变频调速技术在矿井应用，以期能更好的促进变频调速技术在矿井的推广应用。

关键词：矿井电机;变频调速；控制变频调速技术伴

随着交流电机的无级调速的需要而产生，随着科技的不断进步，变频调速技术不断向前发展[1]。二十世纪七十年代以后，电力半导体技术突飞猛进，使得变频控制技术得以迅速发展，高性能的变频控制设备已经大规模的运用到工业生产及生活实践当中。近些年来，随着矿井生产技术的不断提升，矿井的机械化、电气化水平也不断得以提高，变频调速技术由于其具有启动和调速平稳，对电网正常运行产生的冲击小等特点，在矿井电气设备中得到了长足的应用[2，3]。基于此，笔者对频调速技术的矿井电机中的应用进行分析，以期能更好的促进频调速技术的应用。

1煤矿机电运行环境及特点

煤矿机电都是在恶劣的环境中进行工作，工作环境中瓦斯、粉尘等各种不利因素混杂，矿井机电设备的选型要根据矿井设备所处的环境决定，严格按照规章制度选用合适的电器、电机，杜绝由于电机设备原因导致矿井出现易燃气体爆炸或者燃烧等事故。矿井机电设备都是隔爆型的，隔爆机电设备除了具有普通机电设备结构以外还具有额外的防腐蚀、防爆等性能，当机电设备内部出现可燃气体爆炸时，防爆外壳不会由此产生损坏，并能将爆炸危险杜绝在机电设备内部，杜绝更大施事故的发生[1-4]。

2变频技术基本原理

交流变频技术简单来说就是把直流电逆变成可变化的频率。在这个过程中电流频率发生了改变，其主要原理是通过转换供电电流的频率，从而实现电机的运转速率可以自动调节的目的，将频率为50HZ的电流进行频率转换。变频技术主要的类型有以下几种：整流技术（交-直变频，直流到交流的技术）；斩波技术（直-直变频技术）；逆变技术（直-交变频技术）；移相技术（交-交变频技术）等，表1为各种变频器的对比。根据电机学相关原理，电机在同步转速条件下计算公式为：n0=60f/P（1）其中：f、P分别为表示电源频率、磁极对数。在特定的电机上，磁极对数是固定的一个数值，根据上述公式可知，对电机转速进行调整时，只需要调整电源频率f就可以，电机的转速与电源频率是正相关的关系，也就是时候电源频率越大，电机运转速度越高，反之当电源频率减小时，电机运转速度随之下降[4]。因此，通过调节电源频率就能对电机速度进行调整，具体的异步电机运转速度的计算如下式所示。n=60f*[P（1-S）]-1（2）其中：f、P与式（1）中的表示相同；S表示为电机运转差率。假定电机的转差率为最佳，若要对电机的转速进行调整，则需调整电源的频率f即可，为了保证不同转速情况下电机能够始终在额定的电磁通内，则应在对电源频率f进行调整时，要确保输出的电压幅值同步、同比例的进行改变。

3电机变频调速系统模型

电机变频调速系统可以分控制电路、主电路，具体见图1所示。采用通用型变频器，主电路使用较为成熟的交/直/交（AC/DC/AC）电路结构，整体结构由整流-虑波-逆变等三个环节构成。输入时不控整流，采用大电容进行虑波，产生稳定的直流电以为逆变器提供电源。控制回路控制的逆变电路硬件主要由单片机、人机操控、信号芯片以及集成电路、通信接口等构成。系统的核心处理器为AT-mega8515单片机，并经由I/O接口（或者A/D总线）方式与液晶显示屏、输入键盘等交互工作，产生SPWM信号输入，进而对电机的运输进行控制。4变频调速技术应用注意事项（1）若电机正常运行期间调频电流值过高则容易导致设备受损，变频控制下电机的运转速度与电源电流的频率是正相关的，电源频率过高则易造成设备出现损坏，这种情况下可以运用正弦脉宽调制电路来处理频率过高导致电机受损的情况，正弦脉宽调制电路可以对电源的输出频率进行调整，进而控制电机的运转速度，达到无极变频调速的目的。（2）正常平稳运行期间电机死区问题。低奇次谐波是造成电机正常平稳运行期间产生死区的主要诱因之一，运用多重结构模式来应对电机死区问题，合理确定并选择各重间相位差，输出变压器工作变化情况、输出电压器负极绕组，调整电流的输出波形，降低谐波。（3）合理制定变频方案。充分运用感应加热电源进行AC/DC将电网的交流电转变成直流电，最后再经由AC/DC转变成交流电，满足电机负载要求。

5总结

变频调速技术节能效果明显、操作安全，控制优势等显著特点，在现代化矿井中值得推广应用的技术手段之一，基于此有必要对变频调速技术的应用进行分析。文中对首先分析了矿井机电设备的运行环境，并对变频调速技术的技术原理进行分析，进而指出了电机变频调速系统模型，最后指出了变频调速技术在矿井应用中应注意的事项，以期能更好的促进变频调速技术在矿井的推广应用。

参考文献

[1]于宁.我国交流变频技术的发展研究[D].西安石油大学,2015.

[2]李崇坚.大功率交流电机变频调速技术的研究[J].电力电子,2010,8(01):11-16.

[3]李海燕,李海宝,赵汗青,王学惠.数字变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].煤矿机械,2009,30(04):170-171.

[4]宋孝利,徐有升.电机变频调速技术发展及应用前景[J].华中电力,1997(05):20-26+37.

作者：暴瑞洁 单位：太原理工大学