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摘要：随着科学技术水平的不断提高，传统电机中的调速技术已经不适用于目前生产环境，无论是在主回路中串联电阻还是利用自流斩波器进行调速，都存在比较多的弊端和损耗，如今使用的变频调速技术，其具有损耗小和节能的特点，充分符合当下环境保护的要求，得到很好的应用。本文主要介绍了变频调速技术的优势，在讨论变频调速技术理论基础和控制策略基础上法分析变频调速技术的应用需要注意的问题。
关键词：变频调速；煤矿机电；理论基础；控制策略；应用
引言
随着社会生产力的快速发展，工业技术生产水平得到不断提升，工业中使用的电机要求也越来越严格，煤矿机电中使用的电流调节技术也随之发生了变化，传统使用的直流斩波器或在直流电中串联电阻进行的调速已经不适用于当前的生产环境，另外电机输出频率也变得多样化，怎样安全有效的调节电机频率是目前技术人员面临的重点问题。
1.变频调速技术的优势
传统煤矿直流串激电机的主要驱动方式是直流驱动，直流串激电机具有较好的牵引特性，在提升负载转矩的条件下转速随之降低，这种电机有两种调速方式，一是在主回路中串电阻进行调速，这种调速方法比较简单，但是能量耗费比较高，直流斩波调速比在主回路中串电阻能量消耗低，但仍然不能解决直流电机存在的缺陷。与上述电机调速方法相比，变频调速技术具有较大的起动转矩，调速性能比较好，并且维修率相对较少，可以控制能耗，实现节约成本的成效。另外应用变频调速技术，调速过程更加平稳，不会严重冲击电网的稳定性，所以说变频电机调速是未来电机调速的发展趋势，变频调速技术较好的节能效果适应当下环境对现代化工业的要求，随着科学技术水平的不断提高，变频调速技术使用的制造成本会越来越低，在煤矿机电产业中的应用也会越来越广泛。
2.变频调速技术的理论基础与控制策略
2.1变频调速技术的理论基础
根据电机学的基本原理，电机的同步转速公式为：
公式中f为电源的频率；p为电机定子绕组中的磁极对数。
在特定的电机中，磁极对数是一定的，所以只要改变电源的频率就可以改变电机的同步转速，所以电源的频率和电机的实际转速成正比关系，电源频率越高，转速越快，电源频率降低转速也随之下降，利用调节电源频率来调节速度的方法称为变频调速。
异步电机的转速表达式为：
S为电机的转差率。
如果电机的转差率处于最佳水平，在此条件下，只要调节电源频率就可以改变异步电机的的转速，为了使电机在不同转速下，实现在额定的磁通内进行运行，只要在改变电源频率的同时，成比例的改变输出电压的基波幅值。通过调节定子供电的频率，就可以在宽范围内实现电机转速的无级调节，设备如果使用的是闭环控制系统，传统系统和拖动系统的传统特性都会得到大幅度的提升。
2.2变频调速技术的控制策略
变频调速技术的控制方法主要有两个方面，一种是基本的调制方法——正弦脉宽调制法，另一种是结合实际情况选择合理的控制方式，比如V/F控制方式。
正弦脉宽调制法是利用三角波载波信号和正弦信号进行比较，如果正弦信号的幅值发生了变化，相应的脉宽也会随之改变，最终输出电压的值也会发生变化，这是最常用的调制方法，正弦信号的频率发生了变化也会影响输出电压的频率。这种调制方法的最大特点是在半个周期内，脉冲中心线之间的距离是相等的，并且脉冲的幅值相等，调节脉冲的宽度，在正弦波下边的面积和脉冲面积和成正比关系，调制的波形和正弦波相近。在实际应用中，三相逆变器主要是由一个三相正弦波发生器产生的信号和公用的三角载波信号进行比较，最终会形成一个三相调制波。如图1所示。
和其他的变频调速控制方式相比，V/F控制方式比较简单，在一些转速控制精度和动态性能要求比较低的场合比较实用，所以V/F控制方式的应用更加普遍。在煤矿机电的应用中，煤矿电机车的负载通常是牵引负载，对转速控制精度要求比较低，所以变频调速技术的控制策略通常采用V/F控制方式。根据煤矿企业实际运行的情况来看，井下直流架线的距离一般比较长，供电电压有一个比较大的波动范围，所以采用电压闭环、转速开环和电流截止反馈的V/F控制方式比较实用。煤矿电机如果出现负载过重或出现堵转的现象时，电机的电流会立刻升高，升高到额定电流的数倍，这是利用电流限制调节器可以促使电机的特性达到挖土机的特性，从而实现了电机和调速装置的保护。受到供电距离的影响，煤矿井下直流架线的供电电压会发生大幅度的变化，为了符合煤矿生产的实际条件，输出电压采用闭环控制策略，以此达到在V/F控制方式下的恒压频比，利用电压闭环控制可以实现煤矿电机的过压保护，防止变频器中直流母線的电压升高而造成电机长期处于过电压的状态，最终保护电机不受损坏。
3.变频调速技术的应用
变频器在使用过程中应注意以下几点：（1）在变频调速条件下，如果变频调速的电流过高会损坏电机，一般情况下，电源的频率和电机的转速成正比关系，如果要解决电机损坏问题，可以采用正弦脉宽调制电路，此电路可以随意更改电源的输出频率，从而也可以随意调节电机的转速，达到无级调速的效果。（2）电机在平滑运转期间，会出现死区的问题，通过研究发现，对于各类引发死区的原因，低奇次谐波是产生死区最主要的原因，通常可以利用多重化结构形式来解决这一问题，通过合理确定各重之间的相位差、输出变压器的负极绕组和输出变压器和变比，从而改善输出波形，达到降低谐波的目的。（3）变频调速方案，通过对加热电源的感应，做出AC/DC之间的转换，这样讲公共电网中的交流电能转换为直流电，在通过AC/DC转换成交流电能，以确保频率可以达到负载的要求。（4）逆变方案，三相正弦脉宽调制逆变电路中的主电路主要通过6个可控器件IGBT组成，在实际运行过程中，根据实际情况确定各相控制脉冲时序，确保各相上下桥臂之间的控制脉冲处于正相位上的互补，不管什么时间，保持3个控制脉冲处于高位，其他的处于低位。
结语
综上所述，和电阻调速方式相比，不管在日常运行、维护上还是投资成本方面，变频调速技术均具有显著优势，所以该技术应该在煤矿机电中得到推广应用。
参考文献：
李海燕，李海宝，赵汗青，等.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（4）：170- 171.
吉祥.变频调速技术在现代煤矿中的应用[J].技术与市场，2014（7）：117，120.
李绿山.变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].现代制造，2012（27）101，103.
关键词：变频调速；煤矿机电；理论基础；控制策略；应用
引言
随着社会生产力的快速发展，工业技术生产水平得到不断提升，工业中使用的电机要求也越来越严格，煤矿机电中使用的电流调节技术也随之发生了变化，传统使用的直流斩波器或在直流电中串联电阻进行的调速已经不适用于当前的生产环境，另外电机输出频率也变得多样化，怎样安全有效的调节电机频率是目前技术人员面临的重点问题。
1.变频调速技术的优势
传统煤矿直流串激电机的主要驱动方式是直流驱动，直流串激电机具有较好的牵引特性，在提升负载转矩的条件下转速随之降低，这种电机有两种调速方式，一是在主回路中串电阻进行调速，这种调速方法比较简单，但是能量耗费比较高，直流斩波调速比在主回路中串电阻能量消耗低，但仍然不能解决直流电机存在的缺陷。与上述电机调速方法相比，变频调速技术具有较大的起动转矩，调速性能比较好，并且维修率相对较少，可以控制能耗，实现节约成本的成效。另外应用变频调速技术，调速过程更加平稳，不会严重冲击电网的稳定性，所以说变频电机调速是未来电机调速的发展趋势，变频调速技术较好的节能效果适应当下环境对现代化工业的要求，随着科学技术水平的不断提高，变频调速技术使用的制造成本会越来越低，在煤矿机电产业中的应用也会越来越广泛。
2.变频调速技术的理论基础与控制策略
2.1变频调速技术的理论基础
根据电机学的基本原理，电机的同步转速公式为：
公式中f为电源的频率；p为电机定子绕组中的磁极对数。
在特定的电机中，磁极对数是一定的，所以只要改变电源的频率就可以改变电机的同步转速，所以电源的频率和电机的实际转速成正比关系，电源频率越高，转速越快，电源频率降低转速也随之下降，利用调节电源频率来调节速度的方法称为变频调速。
异步电机的转速表达式为：
S为电机的转差率。
如果电机的转差率处于最佳水平，在此条件下，只要调节电源频率就可以改变异步电机的的转速，为了使电机在不同转速下，实现在额定的磁通内进行运行，只要在改变电源频率的同时，成比例的改变输出电压的基波幅值。通过调节定子供电的频率，就可以在宽范围内实现电机转速的无级调节，设备如果使用的是闭环控制系统，传统系统和拖动系统的传统特性都会得到大幅度的提升。
2.2变频调速技术的控制策略
变频调速技术的控制方法主要有两个方面，一种是基本的调制方法——正弦脉宽调制法，另一种是结合实际情况选择合理的控制方式，比如V/F控制方式。
正弦脉宽调制法是利用三角波载波信号和正弦信号进行比较，如果正弦信号的幅值发生了变化，相应的脉宽也会随之改变，最终输出电压的值也会发生变化，这是最常用的调制方法，正弦信号的频率发生了变化也会影响输出电压的频率。这种调制方法的最大特点是在半个周期内，脉冲中心线之间的距离是相等的，并且脉冲的幅值相等，调节脉冲的宽度，在正弦波下边的面积和脉冲面积和成正比关系，调制的波形和正弦波相近。在实际应用中，三相逆变器主要是由一个三相正弦波发生器产生的信号和公用的三角载波信号进行比较，最终会形成一个三相调制波。如图1所示。
和其他的变频调速控制方式相比，V/F控制方式比较简单，在一些转速控制精度和动态性能要求比较低的场合比较实用，所以V/F控制方式的应用更加普遍。在煤矿机电的应用中，煤矿电机车的负载通常是牵引负载，对转速控制精度要求比较低，所以变频调速技术的控制策略通常采用V/F控制方式。根据煤矿企业实际运行的情况来看，井下直流架线的距离一般比较长，供电电压有一个比较大的波动范围，所以采用电压闭环、转速开环和电流截止反馈的V/F控制方式比较实用。煤矿电机如果出现负载过重或出现堵转的现象时，电机的电流会立刻升高，升高到额定电流的数倍，这是利用电流限制调节器可以促使电机的特性达到挖土机的特性，从而实现了电机和调速装置的保护。受到供电距离的影响，煤矿井下直流架线的供电电压会发生大幅度的变化，为了符合煤矿生产的实际条件，输出电压采用闭环控制策略，以此达到在V/F控制方式下的恒压频比，利用电压闭环控制可以实现煤矿电机的过压保护，防止变频器中直流母線的电压升高而造成电机长期处于过电压的状态，最终保护电机不受损坏。
3.变频调速技术的应用
变频器在使用过程中应注意以下几点：（1）在变频调速条件下，如果变频调速的电流过高会损坏电机，一般情况下，电源的频率和电机的转速成正比关系，如果要解决电机损坏问题，可以采用正弦脉宽调制电路，此电路可以随意更改电源的输出频率，从而也可以随意调节电机的转速，达到无级调速的效果。（2）电机在平滑运转期间，会出现死区的问题，通过研究发现，对于各类引发死区的原因，低奇次谐波是产生死区最主要的原因，通常可以利用多重化结构形式来解决这一问题，通过合理确定各重之间的相位差、输出变压器的负极绕组和输出变压器和变比，从而改善输出波形，达到降低谐波的目的。（3）变频调速方案，通过对加热电源的感应，做出AC/DC之间的转换，这样讲公共电网中的交流电能转换为直流电，在通过AC/DC转换成交流电能，以确保频率可以达到负载的要求。（4）逆变方案，三相正弦脉宽调制逆变电路中的主电路主要通过6个可控器件IGBT组成，在实际运行过程中，根据实际情况确定各相控制脉冲时序，确保各相上下桥臂之间的控制脉冲处于正相位上的互补，不管什么时间，保持3个控制脉冲处于高位，其他的处于低位。
结语
综上所述，和电阻调速方式相比，不管在日常运行、维护上还是投资成本方面，变频调速技术均具有显著优势，所以该技术应该在煤矿机电中得到推广应用。
参考文献：
李海燕，李海宝，赵汗青，等.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（4）：170- 171.
吉祥.变频调速技术在现代煤矿中的应用[J].技术与市场，2014（7）：117，120.
李绿山.变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].现代制造，2012（27）101，103.