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摘 要：电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义。本文概述变频器在煤矿展和应用及以后我们在此技术方面应做的工作。
关键词：变频器；应用；发展
由于煤矿生产的特殊环境和安全上的特殊要求，变频器在煤矿的应用起步比较晚。目前还很少有符合煤矿安全要求的隔爆型变频器产品。随着我国市场经济的深入发展，煤矿的增产、降耗、提效被提到了重要地位，设备节能改造势在必行。变频调速在煤矿提升系统、通风系统上已经有了一定的应用。
一、变频器调速运行的节能原理
实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU/DSP）等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U/f协调控制的要求。PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。
采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r/rain。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这样大大提高了快速增速和减速能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。
二、变频调速在煤矿风机上的应用
煤矿主扇风机如何选用变频调速？首先要考虑的是风机在现在的运行工况下，是否还有节能潜力，如果现在运行时风门已经接近全部打开，才能满足矿井需要的风量，这台风机也就没有安装变频器的必要，反之，可以考虑选用变频调速；风机属于平方转矩类负载，应选用适合于风机水泵使用的通用型变频器。一般根据主扇风机电机的额定电流选用变频器；变频器的电压等级应符合电源与电动机的额定电压要求，额定输出电流大于扇风机电机的额定电流；另外要注意变频经常运行频率不能太低，防止电动机温升过高。同时，要选用正规厂家、经过运行证明质量可靠、售后服务好的产品。
变频器应用举例
山东省霄云煤矿主扇风机为FBCDZ，配套电动机功率为2×280KW，风量为60-160m3/min，反风率为60%，额定转速为740r/min，额定电压为380/660V，额定电流为539.2/311.3A。根据风机配电动机功率选用ABB公司Acs-800产品。ACS800系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导、自定义编程、DTC控制、通用备件、通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。先进的技术-DTCACS800的核心技术就是直接转矩控制（DTC）。它是目前最先进的交流异步电机的控制方式。DTC稳定杰出的性能，使ACS800适用于各种工业领域。ABB交流传动持续不断的在完善用户界面。启动向导的应用，使ACS800的调试变得非常简便。与传统的参数编程相比，ACS800的自定义编程具有更好的适应性。作为全系列的标准配置，就想传动产品内置了小型的PLC，且不需要添加任何附加的软硬件。
扇风机变频改造后运行稳定。经运行测试表明，通风系统各项指标符合安全规程要求；月节约电量10800kWh，年节约电量129600kWh；按电价0.64元/kWh计算，年节约电费8.2944万元；投资回收期1.3年。实例说明主扇风机变频调速改造后，风机以低于额定转速运行，噪声降低磨损减轻，减少了维护费用，经济效益良好。
三、变频器在煤矿井下的应用与展望
煤矿井下开采作业的环境特点是：作业空间狭小、潮湿、空气中含有沼气、粉尘等易燃易爆炸成分；按照《煤矿安全规程》的要求，在煤矿井下采掘工作面使用的电气设备和控制设备，必须是隔爆型或本质安全型设备。因此，通用型的变频器是严禁在井下应用的。近年来，随着变频器普及率和可靠性的提高，有些变频器生产厂商也开始研制和生产符合煤矿井下环境应用的隔爆型变频器。在煤矿井下大量应用的局部扇风机、皮带运输机等设备也都需要变频调速运行；尤其是局部扇风机更需要调速运行；轴流式局部扇风机的额定功率有5.5、11、15、28kW等几种规格。局部扇风机使用时，经常采用进风口挡板调节风量。这种调节方式造成了大量的电能浪费。煤矿隔爆型电气设备，按隔爆壳内气体压力分类，有正压和常压之分；现在井下使用的多数是常压型，应用间隙隔爆技术制造的设备。生产隔爆型变频装置的关键是将变频器装进隔爆壳内；并通过专业试验部门的检验。井下隔爆变频装置需要解决电气爬电、功率器件散热、安全控制等技术问题。
四、结论
变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。
关键词：变频器；应用；发展
由于煤矿生产的特殊环境和安全上的特殊要求，变频器在煤矿的应用起步比较晚。目前还很少有符合煤矿安全要求的隔爆型变频器产品。随着我国市场经济的深入发展，煤矿的增产、降耗、提效被提到了重要地位，设备节能改造势在必行。变频调速在煤矿提升系统、通风系统上已经有了一定的应用。
一、变频器调速运行的节能原理
实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU/DSP）等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U/f协调控制的要求。PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。
采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r/rain。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这样大大提高了快速增速和减速能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。
二、变频调速在煤矿风机上的应用
煤矿主扇风机如何选用变频调速？首先要考虑的是风机在现在的运行工况下，是否还有节能潜力，如果现在运行时风门已经接近全部打开，才能满足矿井需要的风量，这台风机也就没有安装变频器的必要，反之，可以考虑选用变频调速；风机属于平方转矩类负载，应选用适合于风机水泵使用的通用型变频器。一般根据主扇风机电机的额定电流选用变频器；变频器的电压等级应符合电源与电动机的额定电压要求，额定输出电流大于扇风机电机的额定电流；另外要注意变频经常运行频率不能太低，防止电动机温升过高。同时，要选用正规厂家、经过运行证明质量可靠、售后服务好的产品。
变频器应用举例
山东省霄云煤矿主扇风机为FBCDZ，配套电动机功率为2×280KW，风量为60-160m3/min，反风率为60%，额定转速为740r/min，额定电压为380/660V，额定电流为539.2/311.3A。根据风机配电动机功率选用ABB公司Acs-800产品。ACS800系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导、自定义编程、DTC控制、通用备件、通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。先进的技术-DTCACS800的核心技术就是直接转矩控制（DTC）。它是目前最先进的交流异步电机的控制方式。DTC稳定杰出的性能，使ACS800适用于各种工业领域。ABB交流传动持续不断的在完善用户界面。启动向导的应用，使ACS800的调试变得非常简便。与传统的参数编程相比，ACS800的自定义编程具有更好的适应性。作为全系列的标准配置，就想传动产品内置了小型的PLC，且不需要添加任何附加的软硬件。
扇风机变频改造后运行稳定。经运行测试表明，通风系统各项指标符合安全规程要求；月节约电量10800kWh，年节约电量129600kWh；按电价0.64元/kWh计算，年节约电费8.2944万元；投资回收期1.3年。实例说明主扇风机变频调速改造后，风机以低于额定转速运行，噪声降低磨损减轻，减少了维护费用，经济效益良好。
三、变频器在煤矿井下的应用与展望
煤矿井下开采作业的环境特点是：作业空间狭小、潮湿、空气中含有沼气、粉尘等易燃易爆炸成分；按照《煤矿安全规程》的要求，在煤矿井下采掘工作面使用的电气设备和控制设备，必须是隔爆型或本质安全型设备。因此，通用型的变频器是严禁在井下应用的。近年来，随着变频器普及率和可靠性的提高，有些变频器生产厂商也开始研制和生产符合煤矿井下环境应用的隔爆型变频器。在煤矿井下大量应用的局部扇风机、皮带运输机等设备也都需要变频调速运行；尤其是局部扇风机更需要调速运行；轴流式局部扇风机的额定功率有5.5、11、15、28kW等几种规格。局部扇风机使用时，经常采用进风口挡板调节风量。这种调节方式造成了大量的电能浪费。煤矿隔爆型电气设备，按隔爆壳内气体压力分类，有正压和常压之分；现在井下使用的多数是常压型，应用间隙隔爆技术制造的设备。生产隔爆型变频装置的关键是将变频器装进隔爆壳内；并通过专业试验部门的检验。井下隔爆变频装置需要解决电气爬电、功率器件散热、安全控制等技术问题。
四、结论
变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。