矿用大功率中压变频器设计与样机研制

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高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用探索

高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用探索

高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用探索引言:随着矿山行业的发展,矿山机械设备的运转和调节方式也得到了迅速的提升。

其中,高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用成为了一种先进的技术手段。

本文将探索这种技术装置在矿山机械设备中的应用,介绍其工作原理、优势以及在不同类型机械设备中的应用案例。

一、高压变频调速技术装置的工作原理高压变频调速技术装置采用了变频器和高压电源等关键组件,能够实现对矿山机械设备的精确控制。

具体工作原理如下:1. 变频器控制:通过调节变频器的频率和电压大小,可以精确控制矿山机械设备的转速和运行状态。

变频器能够将输入的电源频率和电压转换为需要的频率和电压,从而实现对设备转速的精确调节。

2. 高压电源:高压变频调速技术装置中的高压电源负责提供稳定的电压和频率输出,保证设备可靠运行,并提供足够的功率支持。

通过以上两个关键组件的结合,高压变频调速技术装置能够实现对矿山机械设备的精确控制和调节,为矿山行业的生产提供了先进的技术手段。

二、高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的优势高压变频调速技术装置具有以下几个优势,使其在矿山机械设备的应用得到了广泛推广:1. 节能降耗:高压变频调速技术装置可以根据实际需求精确调节设备的转速和功率,避免了传统非变频设备在低负载工况下能源浪费的问题。

通过降低设备的运行功率和消除运行过程中的冗余能量损耗,实现了有效节能。

2. 提高设备使用寿命:高压变频调速技术装置在设备的启动、停止和运行过程中均可以实现平稳转速的调节,避免了传统设备在启动和停止时的冲击和动态过程中的高速运转。

这有效减少了设备的机械磨损和损坏,延长了设备的使用寿命。

3. 提高生产效率:高压变频调速技术装置可以根据矿山生产的需要,实现设备转速的即时调节。

在不同的生产工况下,可以准确地控制设备的运行速度和输出功率,提高了生产效率。

4. 降低维护成本:高压变频调速技术装置的精确控制成为一种智能化管理的手段。

煤矿大功率中压变频器开发设计

煤矿大功率中压变频器开发设计

煤矿大功率中压变频器开发设计
张坤鳌;刘敏层;任继红
【期刊名称】《西安科技大学学报》
【年(卷),期】2008(28)4
【摘要】大功率中压变频器在煤矿开采中有着广阔市场前景,但其电压等级较高,系统复杂,设计开发难度大成本高.文中分析论证了大功率中压变频器开发技术方案,介绍了串联中压变频器工作原理,设计出控制方法和有限状态转换机,并按照软件工程技术方法进行了软件模块划分与功能模块调度策略设计,从而降低了开发难度,保证了开发质量.最后给出了试验波形图.实验结果表明了,电压波形接近标准正弦波,可以满足使用要求.
【总页数】5页(P749-752,792)
【作者】张坤鳌;刘敏层;任继红
【作者单位】西安科技大学,计算机科学与技术学院,陕西,西安,710054;西安建筑科技大学,信控学院,陕西,西安,710054;西安建筑科技大学,机械工程学院,陕西,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】TN322
【相关文献】
1.SMl50中压变频器在大功率测试系统中的应用 [J], 张海云;马进
2.科孚德机电推出采用NPP逆变技术的大功率三电平中压变频器 [J],
3.矿用大功率中压变频器设计与样机研制 [J], 汪凤芹
4.大功率海上风电中压变频器水冷装置结构设计 [J], 蒙元楷;洪春凤;李志道;刘建伟;罗毅强
5.SM150中压变频器在大功率测试系统中的应用 [J], 邹秋元
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矿井提升装备变频技术研究与应用_zhangdl

矿井提升装备变频技术研究与应用_zhangdl
ü增加系统裕度,挖掘发电、供电设备潜力。
16/60
提升机电气传动系统发展简介
n矿井提升机电气调速系统发展
IEEE519-2004《Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems》及 GB/T 14549-1993 《电能质量 公用电网谐波》等标准严格规定了网侧谐波限值。
>96%(含变频器柜内移相变压器)
功率器件 大功率IGBT、IGCT,备件价格高 成熟可靠的LV-IGBT,备件价格低
结构
功率组件大、重量重,维护困难 功率单元小、重量轻,更换方便
性能比较:串联多电平变频在输出波形、成本、维护等方面优于三电平变频
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几种变频传动技术的比较
n变频器逆变输出波形对比 2电平逆变器 3电平逆变器
操作复杂,司机经验很重要。 操作简单,自动化程度高。
整体效率 功率因数 闸瓦磨损情况
转差功率损耗高 额定0.7~0.9,随负载变化 大,平均功率因数低,无功冲 击大
需要闸瓦减速,闸瓦磨损严重
> 96% (含变压器) >0.96 仅在启动和停车瞬间磨擦闸瓦
系统维护
2pu
1pu
性能比较:高压变频调速系统明显优于 串电阻调速系统
4
双绕组
变频器+低速同步机A绕组
低速直联方案 变频器+低速同步机B绕组
几种传动系统方案的主机结构、 电机选型、变频器配置各有不同
35/60
变频调速系统方案及应用效果
n 提升机变频系统方案电气图
单绕组异步电机驱动一次动力图
双绕组同步电机驱动一次系统图

《2024年矿用大功率变频器远程监控系统的研究》范文

《2024年矿用大功率变频器远程监控系统的研究》范文

《矿用大功率变频器远程监控系统的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,矿用设备的安全性和效率性日益受到关注。

其中,矿用大功率变频器作为矿山生产过程中的关键设备,其运行状态直接影响到整个矿山的生产效率和安全性。

因此,如何实现矿用大功率变频器的远程监控,提高其运行效率和安全性,成为当前研究的热点问题。

本文将针对矿用大功率变频器远程监控系统进行研究,探讨其系统架构、关键技术及实际应用。

二、矿用大功率变频器远程监控系统的架构矿用大功率变频器远程监控系统主要由以下几个部分组成:数据采集层、数据传输层、数据处理层和用户界面层。

1. 数据采集层:该层主要通过传感器和网络设备,实时采集矿用大功率变频器的运行数据,包括电压、电流、温度、频率等关键参数。

2. 数据传输层:该层主要负责将采集到的数据通过有线或无线方式传输至数据处理层。

在传输过程中,需要保证数据的稳定性和实时性。

3. 数据处理层:该层负责对接收到的数据进行处理和分析,包括数据存储、数据处理、数据分析等。

通过算法和模型,对变频器的运行状态进行判断和预测。

4. 用户界面层:该层为用户提供友好的操作界面,方便用户实时查看变频器的运行状态、历史数据等信息,并进行远程控制和故障处理。

三、关键技术1. 数据采集与传输技术:为了保证数据的实时性和准确性,需要采用高精度的传感器和网络设备进行数据采集和传输。

同时,要保证数据传输的稳定性和安全性。

2. 数据处理与分析技术:通过对采集到的数据进行处理和分析,可以实现对变频器运行状态的判断和预测。

这需要采用先进的算法和模型,如神经网络、支持向量机等。

3. 远程控制与故障诊断技术:通过用户界面层,用户可以实现对变频器的远程控制和故障诊断。

这需要建立完善的远程控制平台和故障诊断系统,实现快速响应和高效处理。

四、实际应用矿用大功率变频器远程监控系统的实际应用,可以提高矿山的生产效率和安全性。

具体表现在以下几个方面:1. 提高生产效率:通过实时监控变频器的运行状态,可以及时发现和解决故障,减少停机时间,提高生产效率。

中压防爆变频器设计与研究

中压防爆变频器设计与研究

0 引言
针对我 国煤 机装 备制造业发展现状 , 根据《 国家经济 和社会发展 第 十二个五年规划纲要》 和《 国务 院关于加快培育 和发 展战略性新兴 产业的决定》 精神 . 为 了加快智能制造 装备 的创新发展和产业化 、 推动 煤机装备制造业转型升级 、公 司提出并组织 中高 压变频调速控制 系 统、 智能监测与诊 断的研究 : 公 司多年从事变频器 的研究 、 开发 与生产 并具有开发大功率变频器 的实力 . 对此领导积极要求变频器研 发部 和 工程部针对刮板输送机专用变频器要求作出相应科 学方案 . 力争把 这 个项 目做成精品 . 力争达到国际i e n c e & c h n 。 。 g y V i s i 。 n
流传感器。
1 产 品组 成
本解决方案提 出了应用于刮板输送机专用变频器解决方案 , 整个 变频器包括负责整流部分 、 逆变部分 、 卸 荷电路部分 、 输 出滤波部分 、 水冷系统及控制部分 组成 主回路 单元 的核心部分是 D F E整流单元 和逆变单元 , 还包括隔离开关 、 预充电电路 、 输入 电抗器 、 支撑 电容组 、 放电 电路 、 输 出滤波器等 。控制 系统包 括 P L C控制器 、 操作面板及显 示屏 、 功率处理单元 、 光纤耦合单元 以及辅助控制 电路。 变频器系统构 成如图 1所示 :
图 2 主 电路 方 案
2 . 1 . 2 整流单元 整流单元主要包括 输入接 线端 子 、 1 2 脉 波二极管整 流 电路 以及
进行逻 辑控制 . 完成 内部温度等信号 的采样 . 完成与外部控制分站的通讯 O P面板软件 主要是对变频器 的各种操作 P L G 软件主流程 图如 状态 图、 4 ’ 运行参数进行显示 所示

中压变频器设计原则与方法

中压变频器设计原则与方法

中压变频器设计原则与方法标题: 中压变频器设计原则与方法摘要: 本文将深入探讨中压变频器的设计原则和方法。

我们将介绍中压变频器的基本概念以及其在工业领域中的应用。

随后,我们将讨论中压变频器设计的关键要点,包括电路设计、控制算法和保护机制。

最后,我们将总结并分享对中压变频器设计的观点和理解。

引言:中压变频器是一种用于控制电动机转速和扭矩的设备。

它广泛应用于各个工业领域,如制造业、矿业和能源等。

中压变频器的设计关乎电力传动系统的效率、安全性和可靠性。

因此,准确理解中压变频器的设计原则和方法对于提高工业生产效率至关重要。

一、中压变频器基本概念和应用在本节中,我们将介绍中压变频器的基本概念和其在工业领域中的应用。

我们将解释什么是中压变频器以及它的工作原理。

同时,我们还将探讨中压变频器在工业生产中的实际应用场景,包括电机控制和能耗优化。

二、中压变频器设计关键要点在本节中,我们将重点讨论中压变频器设计的关键要点。

我们将提供电路设计、控制算法和保护机制方面的详细指导。

我们将强调合适的电路拓扑结构的选择,以及适当的控制策略的设计。

我们还将介绍常见的保护机制,如过载保护和短路保护,以确保中压变频器的安全性和可靠性。

三、总结与回顾在本节中,我们将对中压变频器设计进行总结和回顾。

我们将回顾本文中提出的关键要点和设计原则,并强调其重要性和应用意义。

此外,我们还将提供一些建议,以便读者能够更好地应用中压变频器设计原则和方法。

四、观点和理解根据我们对中压变频器设计的研究和实践经验,我们认为中压变频器的设计需要综合考虑多个因素,包括电路设计、控制算法和保护机制等。

合理选择适合具体应用场景的电路拓扑结构,并结合先进的控制策略,能够提高电力传动系统的效率和可靠性。

同时,注重保护机制的设计,能够保证中压变频器的安全性和稳定性。

结论:本文详细介绍了中压变频器的设计原则和方法。

我们讨论了中压变频器的基本概念和其在工业领域中的应用。

我们强调了电路设计、控制算法和保护机制在中压变频器设计中的关键要点。

《矿用大功率变频器远程监控系统的研究》范文

《矿用大功率变频器远程监控系统的研究》范文

《矿用大功率变频器远程监控系统的研究》篇一一、引言随着工业自动化和智能化的快速发展,矿用设备的能效和安全性成为了重要的研究领域。

矿用大功率变频器作为矿用设备中的核心部件,其运行状态直接影响到整个矿山的生产效率和安全。

因此,对矿用大功率变频器进行远程监控,实现实时数据采集、状态监测和故障预警,对于提高矿山生产效率和保障安全生产具有重要意义。

本文旨在研究矿用大功率变频器远程监控系统的设计与实现,为矿山企业的安全生产和智能化管理提供技术支持。

二、矿用大功率变频器概述矿用大功率变频器是一种用于驱动矿用电机设备的电力转换装置,具有调速范围广、节能效果好、启动转矩大等优点。

在矿山生产中,大功率变频器广泛应用于各种电机设备的驱动和控制,对于提高生产效率和节约能源具有重要意义。

然而,由于矿山环境的复杂性和设备的特殊性,大功率变频器的运行状态和故障诊断成为了一个难题。

因此,需要开发一种可靠的远程监控系统,对大功率变频器进行实时监测和故障预警。

三、远程监控系统设计1. 系统架构设计矿用大功率变频器远程监控系统采用分层分布式架构,包括感知层、传输层和应用层。

感知层负责采集大功率变频器的运行数据和状态信息;传输层负责将感知层采集的数据传输到应用层;应用层负责对数据进行处理和分析,实现远程监控和故障预警。

2. 硬件设计硬件设计包括传感器、数据采集器、通信模块等。

传感器负责采集大功率变频器的温度、电流、电压等运行数据;数据采集器负责将传感器采集的数据进行整合和预处理;通信模块负责将数据传输到应用层。

3. 软件设计软件设计包括数据采集、数据处理、远程监控、故障预警等功能模块。

数据采集模块负责从传感器中获取数据;数据处理模块负责对数据进行处理和分析,提取有用的信息;远程监控模块负责将数据传输到远程服务器,实现实时监测;故障预警模块负责根据数据处理结果,判断设备是否出现故障,并进行预警。

四、系统实现与应用1. 数据采集与传输通过传感器和数据采集器,实时采集大功率变频器的运行数据和状态信息,并通过通信模块将数据传输到应用层。

3.3kV矿用组合高压防爆变频器设计探究

3.3kV矿用组合高压防爆变频器设计探究

2021.14科学技术创新3.3kV 矿用组合高压防爆变频器设计探究吴世均(上海伟肯实业有限公司,上海201806)煤矿采掘面驱动刮板机、转载机和破碎机的设备,都要求无极调速、低频大转矩特性,传统的液力偶合器调速系统根本无法满足工况要求。

采掘面3.3KV 供电系统早已得到应用,3.3KV 防爆高压变频器应运而生。

本文以模块化思路实现高压防爆变频器设计,规避共整流方式的缺点,满足变频器故障不停运,快速维修的要求,为煤矿可靠地实现智能化生产做出一定贡献。

1项目概况本项目设计3.3kV 组合防爆高压变频器,包括两组合、三组合两个大的类型,每一个类型包括1250kW 和2000KW 两个功率段的变频器,由于涉及到多种变频器,而同功率的两组合和三组合变频器,物料类型相同,所以变频器主回路采用多个单独主回路拓扑结构,并且对主回路进行划分,形成了5个功能模块。

控制回路也进行划分,形成内控和外控两大模块。

相同功率的变频器,就可以直接使用这些功能模块,既减少了设计工作量,又利于提高生产和售后服务效率。

2整机设计矿用组合高压防爆变频器主回路采用交直交电压型拓扑,整流拓扑结构采用串联12脉动整流或者6脉动三相桥式整流、直流采用模块式薄膜电容、逆变采用一字型三电平拓扑。

如图1所示的12脉动的3.3KV 单台高压防爆变频器主回路拓扑图。

在三组合变频器中,含有三台相同的变频器,三台变频器的主回路完全相互隔离,其中任何一台变频器出现故障,可以直接断掉电源,启动备用变频器,或者剩下的变频器投入运行,不影响煤矿的生产。

可将图1的主回路划分为5个模块:(1)功率输入单元:包括高压继电器、预充电电阻、主真空接触器KM1和KM2。

(2)模组Z+U :包括整流部分、均压电阻和逆变U 相。

(3)模组V+W :包括逆变V 相和逆变W 相。

(4)储能单元,包括C1-C6的薄膜电容。

(5)功率输出单元,也就是输出电抗器,如图2所示。

在整机布局中,可以将组合变频器的所有功率输入单元统一放入外控腔,将剩下部分放置在变频腔中,这样组合变频器就由一个外控腔和多个变频腔构成。

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科技论坛1研究背景
目前我国仍以一次能源作为主要能源,特别是国际上出现石油危机
以来,我国政府决定“以煤代油”,对煤炭进行深加工,综合利用,故煤炭的需
求量不断增加。

随着采、掘、运设备的装机容量也不断增大,对二次能源的电能消耗也随之增加。

为了进一步提高设备运行的可靠性,节能增效,许多矿务局要求在煤大型设备上采用变频调速技术,以解决:a.节能问题;b.设备
的高精度转矩控制;c.净化环境,安全生产的问题。

同时,由于我国电力仍然
短缺,已经成为制约生产发展的重要因素,合理开发和利用能源已迫在眉
睫。

煤矿用的通风机、水泵和空气压缩机,电源浪费较严重,需重点治理。

治理首选的措施,就是采用变频调速,既可减小启动电流,又可增大启动转矩。

交流变频调速技术是在二十世纪八十年代开始蓬勃发展起来的。

八十年代末,交流变频调速技术开始用于电牵引采煤机,并取得十分理想的效果。

随着电气传动领域发生重大的技术变革,交流调速技术获得了飞速发展,具备了良好的调速特性和节能效果。

变频器由初期的变压变频调速方案,到目前的矢量控制、直接转矩控制使变频控制不仅具有稳态的控制特性,而且具有良好的动态性能可以与直流调速系统相媲美,解决了皮带输送机、刮板输送机、绞车、提升机等低速大扭矩的控制场合。

2变频调速的优势与煤矿上的传统传动装置而言,变频调速方式有如下优点:a.变频系统甩掉了原电控调速用的交流接触器及调速电阻,提高了系统的可靠性,改善了操作人员的工作环境,使噪音及室温降低了很多。

b.调速连续方便,分段预里,能连续平滑调节。

c.实现了低频低压的软启动和软停止,使运行更加平稳,机械冲击小。

d.启动及加速过程冲击电流小,加速过程中最大启动电流不超过额定电流的1.3倍,提升机在重载下从低速平稳无级平滑地升至最高速,也没有大电流出现,大大减小了对电网的冲击。

e.增加了直流制动功能,使重车停车时更加平稳,有效避免了“溜沟”现象。

f .采用能耗制动、回馈制动或超级电容吸收技术,成功解决了位能负载在快速、减速或急停时的再生发电能量处理问题,保证了变频器的安全运行。

g .转矩补偿达到规范要求,重车启动正常。

h.节能效果显著。

据实测,在低速段节能明显,一般可达到30%左右。

矿井越浅,低速段运行时间越长,节能效果越明显。

i.采用变频控制后,原绕线式电机可改为普通电机,这不但降低了成本,普通电机比绕线式电机可节约投资1/3,而且避免了转子碳刷的烧损及维护。

由于这些特点,使变频调速技术的应用,产生许多优良的效果,如可使风机、泵类机械根据要求流量调节转速,节约大量的电能,又可根据负载调节并降低转速,以减小机械和风的噪声;对于输送机可实现平滑加速、减速,产生性能优良的软起动效果,特别是重负载起动时,可提升输出转矩,产生普通软起动器所不能起的效果,由于采用了对设备不产生冲击的起动、停止和空载时低速或高速运行,可增加设备的使用寿命。

2.1电机的数学模型。

三相交流异步电机是一多变量、非线性、强耦合的高阶系统,按照惯例,为了建立数学模型,一般对三相异步电机做如下假设:a.三相定子绕组和转子绕组在空间对称分布,即在空间上相差120°的电角度;定子和转子各自每相绕组的电阻、电感参数均相同。

b.定转子间气隙均匀,气隙磁场呈辐射状,忽略齿槽效应和端部效应,各相电流所产生的磁势在气隙空间呈正弦分布。

c.磁饱和及铁芯损耗忽略不计;假定铁心的磁阻为0,磁导为无穷大。

d.不考虑温度、电感和电阻等参数变化的影响。

2.2坐标变换。

由于三相坐标系中电机数学模型的非线性和强耦合性,分析和求解这组非线性方程是十分困难的。

根据电机过渡过程的理论,可以通过坐标变换使之简化。

它的基本思路是将三相异步电动机等效为空间上相差π/2的两相电动机,并由此推导出电机的状态方程。


为电机的机电过程是通过磁场而作用的,只要变换前后的磁场不发生变化,电机的机电过程就不会发生变化。

在电机控制中,主要采用两种坐标系:a.α-β坐标系:这种坐标系是国定在定子上的直角坐标系。

一般选择A 相绕组作为α轴,从α沿旋转磁场前进π/2方向作为β轴方向,以产生同样的磁动势为准则,以变化前后电压,电流有效值不变为条件,进行等效变换。

b..d-q 坐标系:这种坐标系是以同步转速旋转的直角坐标系,以转子磁方向为d 轴,从d 轴沿旋转磁场前进π/2方向为q 轴方向。

2.3矢量控制的原理。

矢量控制的思想是通过三相静止轴系ABC 到两相静止坐标系轴系α,β再到两相同步旋转轴系d ,q ,将异步电动机模拟成直流电动机控制。

在d ,q 坐标系下面,将定子电流矢量分解成按转子磁场定向的两个直流分量I d ,I q ,并分别加以控制。

控制Id ,相当于控制磁通,控制I q 相当于控制转矩。

这样便将异步电动机的多变量强耦合的非线性系统进行了解耦控制,实现了直流电机的控制效果。

矢量控制的系统结构:反馈回的定子电流经过I a ,I b 经过CLARK 变换,变为在静止坐标系上α-β轴的两相电流I α,I β。

经过PARK 变换得到d-q 坐标系下的两相电流Id ,Iq ,再经过转差计算环节得到转差频率,加上转子频率后积分得到转子磁链的位置角,作为下次旋转变换的变换角。

采样电机实际转速进行速度环调节,得到定子电流的力矩分量给定值。

分别与实际采样值进行比较后得到d-q 坐标系的电压分量,再进行逆PARK 变换,得到α、β坐标系的电压矢量,最后送入空间电压矢量PWM 模块,进行模块调制。

2.4软硬件系统联调。

在硬件平台搭建的基础上,各软件功能模块调试后,便可以进行变频器的软硬件系统联调,图1为实验设备。

本设计先进行了开环V/F 的调试,在这基础上又完成了闭环矢量控制的调试。

因为矿用变频器通常应用在速度低,负载大的场合,所以分别对开环和闭环进行了低速(5HZ )的带载实验,来比较各自的性能。

结束语本文讨论了异步电机数学模型及其坐标变换原理,分析了磁场定向矢量控制算法的基本原理。

大功率矿用变频器已经研制了样机,并通过实验基本验证了设计合理性和可靠性,以及SVPWM 和矢量控制算法的有效性。

但在以下硬件、软件方面还有一些需要改进的地方:a.目前变频器主电路的电压等级还不够高。

对于煤矿大量使用的1140V 这一电压等级,如果采用高压功率管单管结构也可以实现,但是造价比较高。

而且由于高压功率管的生产厂家比较少,所以供货也会有一定的困难,采用三电平电路可以实现利用低压器件制造高电压等级的变频器。

b.本设计采用的是带速度传感器的磁场定向控制,由于速度传感器存在安装、维护等方面的问题,影响系统的便捷性。

在以后系统的改进中,可以考虑引入无速度传感器的控制方法。

c.在样机的调试过程中,会偶尔出现电磁干扰的问题,影响系统的稳健性。

在以后样机的改进中,对于控制系统中的电磁兼容问题,要进一步从软硬件方面多做考虑,确保系统安全可靠的工作。

矿用大功率中压变频器设计与样机研制
汪凤芹
(黑龙江龙煤集团股份有限公司双鸭山分公司集贤煤矿煤质科,黑龙江双鸭山155100)
摘要:目前,我国电力十分短缺,已经成为制约生产发展的重要因素。

合理开发和利用能源已迫在眉睫。

煤矿用的通风机、水泵和
空气压缩机,电源浪费较严重,需重点治理。

治理首选的措施,就是采用变频调速的方式。

本文针对煤矿的特殊电压等级和特殊的应用环境,设计了矿用变频器的硬件系统。

关键词:煤矿;变频器;设计
图1实验设备作者简介:汪凤芹,女,毕业于黑龙江科技学院,现工作于黑龙江龙煤集团股份有限公司双鸭山分公司集贤煤矿煤质科。

71··。

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