浅谈四象限交流变频器在采煤机上的应用
浅谈变频器在煤矿中的应用及故障处理
浅谈变频器在煤矿中的应用及故障处理摘要：随着变频器技术的快速发展，其散热技术得到显著改善，由于煤矿井下开采对防爆设备的要求，变频器在煤矿井下开采中得到了广泛应用。
变频器主要应用到了变频技术和微电子技术两种技术，其工作原理是改变电源频率来控制交流电动机，最终实习节能、调速的目的。
众所周知，煤矿属于高能源消耗的企业，因此在生产中很多设备都应用了变频技术，例如变频器在矿井排水、提升、采掘设备中的有效应用，不仅减少了煤矿生产电能的消耗，而且极大地提高了生产效率。
关键词：煤矿；变频器；故障；措施随着变频技术的快速发展及在各领域的应用，变频器被广泛应用于煤矿机电设备中。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，有交—交变频和交—直—交变频。
随着现代技术的发展，应用功能也越来越强大，可靠性不断提高，但是如果使用不当，操作失误，维护不到位，仍然会经常发生故障，缩短寿命，因此，日常维护及检修工作尤为重要。
一、变频器的常见故障在实际生产中根据变频器运行中出现的问题，分析清楚产生故障的具体原因以便采取相应的对策予以处理，消除故障保证运行。
1、过载故障。
过载也是变频器比较频繁的故障之一。
过载故障包括变频过载和电机过载。
其可能是加速时间太短、直流制动量过大、电压太低、负载过重等原因引起的。
一般可通过延长加速时间，延长制动时间，调整转矩提升预制，检查电网电压、变频器输出电流、电动机运行电流等判断和处理。
若是负载过重，可能是所选的电机和变频器不能拖动负载，或者是由于机械润滑不好引起的。
如果前者必须更换大功率电机和变频器；如果后者则要对生产机械进行故障检修。
2、过电流故障。
过电流故障可以分为加速、减速、恒速过电流。
其可能是由于变频器的参数设置不当，如加减速时间太短，转矩提升预置过高，负载发生突变，负荷分配不均，输出短路，电流检测电路损坏，驱动电路或整流模块，逆变模块损坏导致的直流回路短路及逆变桥直通等。
6KV四象限变频器在矿井提升机上的应用
6KV四象限变频器在矿井提升机上的应用摘要：提升机是煤矿生产的主要设备，异步电机采用转子串电阻的方式调速，四象限矢量控制再生制动型的高压变频器，给大功率提升机调速带来了科技进步，主副井绞车安装四象限高压变频后运行效果良好，在试验、使用过程中，真正解决了重载下放问题，减速和重载下放产生的电能回馈电网，节电效果显著。
关键词：四象限高压变频器提升机矢量控制再生制动异步电动机1概述矿井提升机主要作用是提升人员、物料，提升绞车采用绕线式异步电动机，转子编码串电阻的方法调速，这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差率大，启动电流和换挡电流冲击大，加之每钩提升重量都有可能改变，造成了提升系统在调速控制阶段速度控制较为困难，大量电能消耗在电阻上，而且停车位置不能很准确地定位，为改善提升系统运行的安全性、实现节能降耗和提高控制精度的目的；矿井提升机电控系统改造为四象限高压变频PLC电控系统。
四象限高压变频器运行，动态响应速度快，可以准确制动和定位，调速精度高，安全可靠性高。
2 四象限高压变频器工作原理四象限高压变频调速装置，采用先进的H桥串联高压变频理论，直接高-高结构，变频器的整流侧和逆变侧均采用IGBT模块，电机在电动状态时，能量从电网经整流回路和逆变回路流向电机，变频器工作在一、三象限，当电机工作在发电状态时，电机产生的能量通过逆变侧回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定值，直流逆变成交流，通过控制逆变电压相位和幅值，将能量回馈到电网，变频器工作在二、四象限。
功率单元采用交-直-交变频技术，三相输入、单相输出，提高了工作可靠性。
功率器件采用进口IGBT模块，系统采用目前应用最成熟的PWM调节方式，系统具有极高的动态响应能力和最低的IGBT开关损耗，整流侧和逆变侧均采用IGBT模块实现四象限运行，制动时实现能量回馈电网，节省能源消耗。
3 四象限高压变频调速的主要效果1）节电效果好；电能再生循环利用，四象限再生制动型变频器能够在负力下放时使电能回馈电网，高压变频器每年能为矿提升系统节省电能消耗约20%~30%以上，避免电能以热量的形式耗费，同时也能有效解决变频器温升问题。
浅谈四象限变频器在采煤机中的应用
浅谈四象限变频器在采煤机中的应用摘要：当前，煤矿资源是我国能源消耗的主要构成部分之一，由于煤矿资源处于地下，并且坡度通常较大，因此开采较为困难，给采煤机的作业造成了困难。
当采煤机处于坡度较大的开采环境中，在爬坡时，需要能够使采煤机平稳上行的牵引力，而朝下行走的过程中，又需要制动力避免采煤机受到自身重力的影响向下滑。
而要想保证采煤机的正常开采作业，变频器四象限在采煤机中的运用成为趋势。
关键词：变频器；四象限；采煤机；能量回馈1.采煤机在大坡度煤层时的受力情况采煤机在大坡度煤层向下作业时，考虑空载下行时采煤机所需要的电机制动力最大，此时采煤机的受力情况如图1所示。
图1采煤机要想平稳下滑，F制=F滑-F磨；其中；；所以；根据功率与力与速度的关系有，；其中，F制—采煤机下行时所需要的制动力；F滑—采煤机下行时产生的滑动力；F磨—采煤机下行时所产生的摩擦力；P制—变频器所提供的制动功率；—采煤机下行时的最大速度；—摩擦因素；a—工作面坡度；2.四象限变频器应用的优势在进行煤矿开采中，四象限变频器的运用之所以可以保证采煤机的正常作业，是因为其有着极大的作用和优势，具体而言体现在以下几个方面：首先，机身倾角检测。
四象限变频器自身系统可直接对采煤机俯仰倾角与工作面进行检测，且因倾角传感器被设置于模拟量模块中，这样采煤机运行时倾角信息可被直接显示出来，是采煤作业开展的重要数据基础。
其次，四象限变频器在大倾角工作面的优势体现。
采煤机四象限变频器中，系统将相应的防滑制动、能量再生等系统设置其中，可解决传统采煤机局限在坡度平缓煤层作业问题，即使在大倾角工作面仍可完成采煤工作。
从大倾角工作面作业情况看，牵引电机将以两种形态运行——发电状态、电动状态，其中，一、三象限为电动状态，二、四象限为发电状态。
以发电状态为例，牵引电机制动运行中会将能量向变频器中输送，在此基础上由能量再生单元对能量进行控制，使其回馈电网，在这个过程中，采煤机在制动时通过变频器回收能量，实现了采煤机节能运行的效果。
变频节能技术在我矿机电设备中的运用
浅谈变频节能技术在煤矿机电设备中的应用摘要：变频技术具有良好的节能效果和平缓的机械调节功能，在我国矿山机电设备中得到了越来越广泛的应用。
本文简单介绍了变烦技术的发展情况，并通过变频器在机械动力负荷设备中的应用实例，介绍了变频技术在我矿机电设备中的局部应用与展望。
关键词：变频煤矿机电应用变频节能技术在机电设备中的应用得到了各国高度重视。
就煤炭企业而言，矿井生产系统的用电占到矿井企业用电量的70％～90％。
显箸的节能效果和优越的调节性能使变频节能技术在矿山中的应用越来越广泛，技术也越来越成熟。
变频技术在我矿采煤机牵引控制上使用，使原煤日产最高达到4500-5000t/小班；在二水平改造轨道绞车提升中每小班提升车数达到95-105车。
在这些机电设备中的运用，取得了很好的效果，并逐步进入我矿通风、运输及机电设备中的运用和普及。
1变频技术的发展情况随着电力电子技术和控制理论的进步，变频技术在理论和应用方面取得了较快的发展。
在功率器件方面，经过厂GTR、IGBT的更替，并进一步发展为智能功率模块(IPM)，在控制理沦方面，压频比(Ul／f)控制方式得到很大改进，矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛麻用，模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新技术的研发方向；调速系统的集成度越来越高。
从单片机开始，先后产牛了数字信号处理器(DPs)，精简指令集计算机(RISC)，出现的高级专用集成电路(AsIC)，在功能方面，变频器的综合化越来越高，除了能完成基本的调速功能外，具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能。
2变频调速原理利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作“变频器”。
变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调爷的。
变频器主要采用交一直一交方式，先把丁频交流电源通过整流器转换戍直流电源，然后再把直流电源转换成频率，电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器四象限技术在采煤机中的应用
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变频器 四象限技术在采煤机 中的应用
刘 功 华 （ 鸡 西煤 矿 机械 有 限公 司采 机 院 ， 黑龙 江 鸡 西 １ ５ ８ １ ０ ０ ）
摘 要： 针对 变频 器四 象限技 术在 采煤机 中的应 用展开论述。 关键词 ： 变步器四象限技术 ； 采煤机 ； 应用 经 过近二 十年 的不断努力 ， 采煤机 异步电机 变调速拖 动的交流 电牵 引采煤机技术逐渐成熟 ， 并且在 近水平 煤层 的开采中得到了推 广 应用 。但 目前 的交流 电牵引采煤机 只能在平缓 的煤 层开采 中使 用， 而我 国煤煤 田范 围绕广 阔 ， 煤层 复杂 ， 倾斜 层 占有相 当比例 ， 开 发适应 于倾斜煤层 的交流 电牵引采煤机 ， 已成为采煤机技术发 展的 个重要方 向。 由于采煤机 自身重量大 ， 约３ ０ Ｔ ５ ０ Ｔ， 这样沉重 的 设备在倾斜煤层工作面上下运行 时制动和安全是 必须解决的题 ， 在 图 １ Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ变 频 主 电路 图 倾斜煤层 中运行时 ， 采煤机 自重越大 ， 煤层倾斜度越 大 ， 这种位能负 载效应是明显 ， 这种 负载特性要求交流 电牵引系统具备 四象 限运行 ｔ 协 单 元 麦 蝴 的能力 。电牵引系统不能实现完全 可靠 的四象 限运行 ， 而在倾斜煤 Ｉ ０ 层应用时 ， 采煤机必须要有可靠的制动力来克服 自重所产生 的下滑 ｌ 《 献＃ 力。 这就大大缩小 了交流电牵引采煤机 的使用范 围。而我 国倾斜煤 层 的储量 占相当大 比例 ， 要实现倾斜 煤层 开采 的高产高 效 ， 就必解 决交流电牵 引采煤机 的四象 限运行 问题 。 。 １交流变频调速 系统 交 流变频速 系统 应用于采煤机上所 使用 的牵 引电机均为 通用 隔爆 型三相异步 电动机 。 系统 的关键在于控制部分 ， 即变频器。 目前 图 ２ 制 动 单 元框 图 采煤机上应用 的变频器基本上是 Ｖ Ｖ Ｖ Ｎ ＝ ６ ０ ｔ Ｙ ｐ （ １ 一 ｓ ） ， ｆ 其 中 Ｆ为定子供 电频率 ， Ｐ为 达 到 ２ ０ Ｋ Ｗ 以上 ， 若选用两个或三个制动单元 并联使用 ， 再配 以足 如果倾角煤层 的连续 长度不大 ， 我们认 为 电动机极对数 ， ｓ 为转差率１ 。 从公式看 出， 通过连续地调节 电动机定 够 功率余 量 的制动 电阻 ， 子供 电频率 ｆ ， 就可 以平滑地改变电动机的转速 ｎ 。 电牵引采煤机采 用通用变频器附加制动单元 的工作方式是可行 的。 另外 ， 根据 电机定子每相 电动势 的有效值公式可知变频调速有 动态制动单元框 图如 图 ２所示 。其基本原理是 ： 制动单元检测变频 两种情况 ： 基频 以下调速为恒转矩调速 ， 基频 以上设为恒功率 调速 。 器直流的电压 ， 并和其基准信 号相 比较 。当采煤机牵 引电机处不发 图 １ 为Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ变频器主 回路电路 ， 由桥式整流 电路 、 波波环节 、 电工况 时 ， 变频器直 流加 回路的 电压升高 ， 制动单元 的比较输 出信 逆变 电路组成 ， ３ ８ ０ Ｖ三相交 流电源经桥式 整流电路整流 ， 再经滤波 号 ， 经放大器驱动 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ导通 ， 使制 动电阻并接在变频器直 流回路 ， 为逆变 电路提供资恒定的直 流电源 。 一般它 由六组功率管 （ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ或 从 而 达 到耗 能制 动 的 目的 。 Ｉ Ｐ Ｍ） 构成三相上 、 下桥臂 。六组功率管的通 断是 由微机 电路和驱动 动态制动单元所配 的制动的阻值可 由下式计算 ： Ｒ＝ Ｖ／ Ｉ 电路来控制 的 ， 通过一定 的控制 方式 ， 如（ Ｐ ＷＭ 控制方式 ） ， 使 逆变 电路输 出变频变压的电源给三异步 电机实现电机调速与换 向。 其中 Ｒ制动电阻的电阻总值 ： 该系统应 用于采煤机上具有 以上特点 ： Ｖ 一制动单元开启时的直流电压值 ， 大约 ６ ０ ０ ～ ７ ２ ０ Ｖ左右 ： １ ． １起 动性 能好 ： 与相三相异 步 电动机 直接起 动相 比 ， 变 频器 Ｉ 一制 动单元连续工作电流值 。 可 以 实 现 软起 动 。 因为制动 电阻安装在隔爆腔 内 ，工作 时主要是发热 （ ２ ０ ０度左 １ ． ２ 由于变频调速属转差功率不变 型调速系统 ， 所 以效率高 。 右） 。 针对这一使用环境恶劣的条件 ， 我们认 为制动电阻的功率必须 １ ． ３ 随着微机 控制技术 的发 展和大 功率 电子元件 的 １ ３ 新月频 有 ３ － ５ 倍 以上 的足够余量并且必须采取 良好 的散热措施 ， 如水 冷或 调速技术在调速性能 、 调速精度等方 面经完 全可 以与直流调速电机 水冷与风冷相结合的办未法等 。 四象限变频 器方案如果煤层倾 角大 比拟 。 于２ ５度 ， 或倾角的连续 长度较大 的话 ， 电牵 引采煤机所需 制动功率 ２ 变频系统结构设 置 将增长 ， 制动时 间也变长 ， 这 时如用制动单元方案 ， 将会 引起制 动单 根据倾斜煤层采煤机对牵引调速系统的要求 ， 系统 由采机煤机 元和制动电阻烧毁 ， 因此必须用 四象 限变频器方案 。四象变频器能 变频器调速 １ １ ４ ０ Ｖ动力 电缆供 电。 １ １ ４ ０ Ｖ动力 电源经牵引变压器 降 实现电动状态运行 和制动状态运行（ 发 电回馈 电网） 三种 运行 方式 ， 压为 ３ ８ ０ Ｖ采用两台相同机载四象 限变频器 向两台相同的牵 引异步 即电动运行 ， 发 电运行状 态和制动运行状态 。当牵引 电机处于 电动 电动机 ， 两 台牵 引电机经调速系统在同一齿轮上 的行走 。 状态时 ， 变频器 由电源供 电工作 ： 当采煤机沿倾 斜煤 层空载下行时 ， 调速系统 的主要技术参数为 ： 牵引电机运行于发电状态 ，发电能经直流了 回路 由电源侧的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ （ １ ） 额 定 输 出功 率 ： ３ ０ ｋ Ｗ ～８ ０ ｋ Ｗ 连续反馈到 电网 ， 于是产 生连续稳定的电制动 ， 因此下行 的速度是 （ ２ ） 额 定 电流 ： １ ０ ５ Ａ～１ ５ ２ Ａ 平稳的。而且发 电回馈 电网的能力和电动斩能力是 同等 的 ， 当异步 （ ３ ） 输入 电压 ： 频率 ： １ １ ４ ０ Ｖ ５ ０ ＨＺ 电动机 由一功率 可逆 、 相 序能任意改变的变频 电源供 电时 ， 可以方 （ ４ ） 输 出电压 ： Ｍ Ａ Ｘ ３ ８ ０ Ｖ 便地 实现在三种运行状态之间的转换 ， 特别是在 电动运行状态和发 （ ５ ） 输 出频率 ： ３ ～６ ０ Ｈ ｚ 电运行状态之 间的转换使系统实现发 电回馈制 动。 通过改变频率和 （ ６ ） 过载能力 ： １ ５ ０ ％ １ 分钟 异步电机转子角频率 的相 对大小使异步 电动机工作在 转矩 一速 度 （ ７ ） 保护功能 ： 过载 、 过流 、 过热 、 过频 、 过压 、 欠压对短路漏电闭 平面的一象 限或二象限。 通过 改变变频 电源的输 出相序改变电机旋 锁及 漏电保 护等。 转磁场 的方 向实现三象 限或 四象 限， 使电机工作在 任何倾 角的煤 层 ３ 动 态 单 元 的 方 案 运行 四象 限变频器都适应 。 采用动态制动单元方案时 ，考虑到制动单元为间歇工作制 ， 因 此必须具有充分功率余量 。 一般变频器制动单元 的短时制动功率可
630-1.1D型四象限交流变频器采煤机上大倾角采煤工作面的应用
- -722010年第33期（总第168期）NO.33.2010（CumulativetyNO.168）摘要：文章介绍了四象限回馈制动变频器的基本原理和结构，分析了在采煤机上应用的技术关键，提出了大倾角的综采工作面上采用四象限变频器是较合理的选择。
关键词：MGTY250/630-1.1D ；四象限交流变频器；采煤机；大倾角中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）33-0072-021 四象限交流变频器采煤机简介2006年中煤能源公司大屯分公司率先从太原矿山机器集团公司引进了MGTY250/630-1.1D 电牵引采煤机。
该机型是唯一为大屯公司设计和制造的，比较适合较大倾角工作面使用四象限交流变频器电牵引采煤机，是MGTY250/600-1.1D 的改进机型，即在MGTY250/600-1.1D 采煤机的基础上，每个牵引电机由原来的40kW 增加15kW，由原来的40kW 增加为55kW，也是为徐庄煤矿7193工作面特殊设计和制造的电牵引采煤机，后来我公司相互引进了MGTY300/730-1.1D 电牵引采煤机，但是原理和使用方式都大同小异，这这里选择MGTY250/630-1.1D 电牵引采煤机作为陈述对象。
MGTY250/630-1.1D 电牵引采煤机主要技术参数以及特点：主要参数：采高范围：2~3.5m 、煤层倾角小于35°、装机总功率250×2＋55×2＋20＝630kW、牵引速度0～7.7～12.8m/min、牵引力580～350kN、整机重量≤48T。
主要特点：总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机载式交流变频无级调速、链轮—销轨无链牵引。
采用框架结构，强度大，刚性好，部件为独立结构，没有动力传递和连接，牵引功率大，工作平稳，能够适应底板起伏变化较大的工作面，电压等级为1140V，采用双电缆供电，(我们使用的是单电缆，截面是125平方的电缆)，采用机载交流四象限变频器牵引的无级调速系统，提高了牵引速度和牵引力，采用计算机控制，系统简单可靠，可采用远程无线遥控控制系统。
四象限变频调速技术在电牵引采煤机上的应用研究
一.论文题目四象限变频调速技术在电牵引采煤机上的应用研究二.内容提要八十年代以后，世界各国的采煤机技术装备为适应煤矿现代化高产高效的需要，加速应用各项新技术，特别是随着微机控制技术和大功率电子元件的发展，美、英、德、日等国的电牵引采煤机迅速发展。
交流变频调速技术在我国煤炭行业采煤机装备上推广应用是在九十年代初开始的，目前该项技术仅应用于水平煤层的电牵引采煤机。
我国煤炭储量丰富，煤炭产量居世界首位，其中缓倾斜煤层的储量占30%左右，目前仍使用技术落后的液压牵引采煤机，无法达到高产高效。
交流电牵引采煤机还未解决在倾斜煤层下行时的制动及能量反馈等牵引问题而无法应用。
本文就电牵引采煤机在倾斜煤层的应用的有关问题进行研究，提出了相关对策，并开发出一套电牵引采煤机四象限变频调速技术系统应用于MGYS180/460-WD型采煤机。
介绍了该系统的设计原理和结构，进行了系统试验、牵引特性试验并对试验情况进行相关分析，结果表明应用该项技术的交流电牵引采煤机能适应倾斜煤层的开采。
三.目的要求四.附有图纸、图表四象限变频调速技术在电牵引采煤机上的应用研究摘要八十年代以后，世界各国的采煤机技术装备为适应煤矿现代化高产高效的需要，加速应用各项新技术，特别是随着微机控制技术和大功率电子元件的发展，美、英、德、日等国的电牵引采煤机迅速发展。
交流变频调速技术在我国煤炭行业采煤机装备上推广应用是在九十年代初开始的，目前该项技术仅应用于水平煤层的电牵引采煤机。
我国煤炭储量丰富，煤炭产量居世界首位，其中缓倾斜煤层的储量占30%左右，目前仍使用技术落后的液压牵引采煤机，无法达到高产高效。
交流电牵引采煤机还未解决在倾斜煤层下行时的制动及能量反馈等牵引问题而无法应用。
本文就电牵引采煤机在倾斜煤层的应用的有关问题进行研究，提出了相关对策，并开发出一套电牵引采煤机四象限变频调速技术系统应用于MGYS180/460-WD型采煤机。
介绍了该系统的设计原理和结构，进行了系统试验、牵引特性试验并对试验情况进行相关分析，结果表明应用该项技术的交流电牵引采煤机能适应倾斜煤层的开采。
采煤机上的四象限交流变频器应用
环境工程2019·05158Modern Chemical Research当代化工研究技术应用与研究采煤机上的四象限交流变频器应用＊吕建军（大同煤矿集团机电装备制造有限公司 山西 037305）摘要：本文以采煤机的交流变频牵引为例，分析交流变频器在实际生产中的应用，四象限交流变频器是在采煤机无法完成大倾角的工作背景下引入的，以其自身的优势被迅速应用到了现代煤矿生产中，主要针对采煤机振动故障问题以及四象限变频器的应用优势展开讨论。
关键词：采煤机；四象限；变频器；应用中图分类号：T 文献标识码：AApplication of Four Quadrant AC Frequency Converter on ShearerLv Jianjun(Electromechanical Equipment Manufacturing CO., LTD. of Datong Coal Mine Group, Shanxi, 037305)Abstract ：Taking AC frequency conversion traction of shearer as an example, this paper analyzes the application of AC frequency converter inactual production. Four quadrant AC frequency converter is introduced under the background that shearer can’t complete the work of large dip angle, and it has been rapidly applied to modern coal mine production with its own advantages. This paper mainly discusses the vibration fault of shearer and the application advantages of four quadrant frequency converter.Key words ：shearer ；four quadrants ；frequency converter ；application1.四象限交流变频器的优势与制动方式(1)优势四象限变频器在采煤机的应用最为广泛，从优点分析，有以下几点：①四象限变频器具有机身倾角检测功能，系统可以直接对采煤机的俯仰倾角和工作面进行测试操作，而倾角传感器是被直接设置在模拟量模块汇中，因此可以直接将倾角信息显示出来，作为采煤作业开展的数据基础。
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限 制 >只 能 在 坡 度 平 缓 的 煤 层 条 件 下 运 行 ?近 年 来 随 着 勘 探技术的提 高 和 煤 炭 需 求 量 的 增 加>越 来 越 多 的 大 倾角工作面 开 始 出 现>因 此 开 发 研 制 适 合 大 倾 角工作面使用的交流电牵引采煤机显得十分重要> 而开发这类采煤机的关键在于选择较合适的交流变
/#应 用 分 析 !回 馈 制 动 的 四 象 限 变 频 器 一 般 在 采 煤机上采用0一拖一1驱 动 方 式$即 采 用 两 台 变 频 器分别驱动两台牵引电机!这种驱动方式使每一变 频器对其负载电机的参数模型识别和运算较为准
确 $变 频 器 的 许 多 优 良 性 能 可 以 得 到 实 现 !变 频 器 的 各种保护 功 能$如 转 矩 限 制2过 载 自 动 降 速 保 护2过 流保护及短路保 护 等 也 能 有 效 地 给 予 发 挥$从 而 使 系 统 控 制 特 性 处 于 最 佳 状 态 !同 时 $可 以 针 对 两 个 牵 引电机的不同负 荷 状 况$进 行 每 个 电 机 速 度 的 独 立 调 节 $使 这 两 个 0拖 动 系 统 1的 负 荷 基 本 达 到 平 衡 $当 大倾角工作面采 煤 机 下 行 时$牵 引 电 机 运 行 在 发 电 状态!发电能量经变频器的输出逆.下转第 "3页#
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山西焦煤科技
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表 ! 每次打炉材料消耗情况
平均每次修路的材料费及烤炉费 元
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按表 !的费 用 情 况 计 算*在 这 两 年 中 由 于 在 打 炉 工 艺 上 进 行 了 改 进*#++"年 平 均 每 ,铸 件 需 $)+&#’元的修炉费用*比 #++(年每 ,铸件修炉费用 #))&$%元*降低了 $+%&)$元-
图 " 四象限变频器结构图
当 牵 引万电方数机据工 作 在 电 动 状 态 时$变 频 器 工 作 在 正 常 输 出 状 态 $输 入 侧 电 源 经 整 流 桥 建 立 直 流 电 压 $
然 后 经 *+,& 管 组 成 的 逆 变 电 路 输 出 变 频 交 流 电 压 -当 牵 引 电 机 工 作 在 制 动 运 转 状 态 时 $变 频 器 则 工 作在能量回馈状 态$牵 引 电 机 因 制 动 而 产 生 的 电 能 返送到变频器的 直 流 回 路$在 直 流 电 压 超 过 规 定 值 时 $经 输 入 侧 的 回 馈 逆 变 桥 回 馈 到 电 网 !
一 个 最大特点就 是 必 须 配 置 回 馈 单 元$回 馈 单 元 也 称 为 再生单元$其 功 能 是 将 电 动 机 再 生 的 电 能 反 馈 到 电 网 中 $从 而 使 整 个 调 速 系 统 处 于 再 生 制 动 状 态 $ 不但节省能源还增大了制动转矩!当采煤机下行工 作 时 $牵 引 电 动 机 工 作 状 态 与 采 煤 机 负 荷 阻 力 有 关 $ 此 时 若牵引电动 机 的 转 矩 方 向 与 牵 引 方 向 相 同$采 煤 机 工作在第三 象 限$一 旦 采 煤 机 的 牵 引 速 度 超 过 给 定 速 度 $采 煤 机 将 进 人 第 四 象 限 工 作 $牵 引 再 生 制 动 转 矩 将 阻 止 采 煤 机 下 滑 $系 统 将 自 动 减 小 牵 引 力 $ 最 大 限度地适应 工 作 面 倾 角 的 变 化$使 采 煤 机 保 持 在 给 定 速 度 中 运 行 !如 果 工 作 面 倾 角 很 大 $采 煤 机 下 行 时 在下滑力的 作 用 下$如 果 采 用 四 象 限 变 频 器 控 制 $采 煤 机 的 下 滑 力 大 于 牵 引 力 时 $变 频 器 中 配 置 的 能量回馈单元将电动机再生的电能反馈到电网中$ 这 时 产生的反向 制 动 力 矩 将 阻 止 采 煤 机 下 滑$同 时 四象限变频器中的回馈单元对给定速度进行识别$ 当 采 煤机速度一 旦 超 过 给 定 速 度$即 电 动 机 处 于 发 电 状 态 产 生 % & 力 矩 $阻 止 下 滑 $并 保 持 运 行 速 度 为 给定速度! ’ 回馈制动的四象限变频器的应用
回馈制动的四象限变频器在电牵引采煤机上的 应用!
(#主 要 结 构 !目 前 采 用 回 馈 制 动 的 四 象 限 变 频 器的结构如图 "所示!它与一般的交)直)交变频 器主要不同之处在于交流输入端和直流回路之间的 结构!目前大多数的回馈制动四象限变频器是将交 流 输 入的整流桥 与 回 馈 逆 变 桥 合 二 为 一$节 省 了 硬 件成本!其功能的切换则由变频器的中央处理器通 过软件来实现!
万方数据
; 作者简介B石树君 男 !aY\年出生 !aaa年毕业于华北工学院 助理工程师 太原 "W"""a
"556年第 (5期
石 树 君 7浅 谈 四 象 限 交 流 变 频 器 在 采 煤 机 上 的 应 用
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大所需的制动功率也越大! "#四 象 限 变 频 器 制 动 方 式 浅 析 !四 象 限 变 频 器
石树君;
<太 原 矿 山 机 器 集 团 设 计 院 =
摘 要 介绍了四象限回馈制动变频器的基本原理和结构>分析了在采煤机上应用的技术关 键 >提 出 了 大 倾 角 的 综 采 工 作 面 上 采 用 四 象 限 变 频 器 是 较 合 理 的 选 择 ?
关键词 采煤机@四象限变频器@回馈制动
随着电子技 术 的 发 展>采 煤 机 的 驱 动 方 式 也 发 展为目前广泛使用的交流变频牵引方式?然而大多 数的交流电牵引采煤机由于受所使用的交流变频器
"#四 象 限 交 流 变 频 器 与 机 械 制 动 器 的 配 合 !采 煤 机 在 大 倾 角 工 作 面 停 车 时 $机 械 制 动 器 应 抱 闸 !若 采 煤 机 要 起 动 上 行 $变 频 器 输 出 建 立 转 矩 的 时 间 $一 定要与机械制动器松闸的时间密切配合!在机械制 动 器 松 闸 后 $若 变 频 器 尚 未 输 出 足 够 的 转 矩 $采 煤 机 就 会 下 滑 ! 反 之 $变 频 器 已 经 输 出 很 大 的 转 矩 $而 机 械 制 动 器 却 尚 未 松 闸 $电 动 机 就 会 堵 转 $变 频 器 会 产 生 过 流 $甚 至 造 成 机 械 制 动 器 损 坏 !回 馈 制 动 的 四 象 限变频器由于其 特 殊 用 途$一 般 都 设 有 一 套 对 机 械 制 动 器 的 控 制 功 能 !当 机 器 停 车 时 $机 械 制 动 器 应 抱 闸 -当 机 器 起 动 上 行 时 $变 频 器 会 先 输 出 一 个 较 小 的 频 率 .也 称 松 闸 频 率 #$建 立 起 足 够 大 的 起 动 转 矩 $同 时 发 出 松 闸 指 令 $避 免 了 松 闸 后 机 器 下 滑 的 可 能 性 ! 机械制动器在收 到 指 令 后 松 闸$然 后 向 变 频 器 发 回 松 闸 确 认 信 号 !变 频 器 只 在 收 到 松 闸 确 认 信 号 后 $才 使输出频率上升$避 免 在 尚 未 松 闸 的 情 况 下 很 快 升 速 $造 成 过 流 或 机 械 制 动 器 的 损 坏 ! 同 样 $在 机 器 要 求 停 车 时 $变 频 器 把 输 出 频 率 降 到 松 闸 频 率 $仍 保 持 足 够 的 转 矩 $同 时 发 出 抱 闸 指 令 ! 然 后 $变 频 器 在 收 到机械制动器的 抱 闸 确 认 信 号 后 才 停 止 输 出$避 免 机器在停车时因抱闸动作的滞后而引起下滑!这一 功 能 对 采 煤 机 在 大 倾 角 工 作 面 上 $由 静 止 转 往 上 行 $ 或由下行转向上行是十分重要的!
^F E_F!\\%&W‘\X’"F!&%aW/# 式中B
^ 一 采 煤 机 制 动 功 率 >/b @ _ S 采 煤 机 运 行 速 度 >]Xc? 从 上 述 分 析 可 以 看 出>采 煤 机 在 自 身 重 量 一 定 的情况下>倾 角 越 大>所 需 的 制 动 力 就 越 大@速 度 越
频器? A 采煤机在大倾角工作面应用时对变频器的要求
!=采 煤 机 在 大 倾 角 工 作 面 下 行 与 制 动 力 的 关 系 B对 于 大 倾 角 工 作 面 采 煤 机 向 上 运 行 割 煤 时 >目 前 采 煤 机的牵引功 率 是 能 够 满 足 要 求 的>也 就 是 采 煤 机的牵引力都可以保证采煤机克服上行割煤阻力和
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耗*取得了明显的经 济效益*每 生产 $,不锈钢 可节