矿用隔爆兼本安型变频器结构设计

陈培培　郭爱芹

摘 要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的煤矿事业也在这个过程中得到了较大的发展。目前，变频器已经较为广泛的应用到了我国的煤矿生产中，在本文中，将就矿用隔爆兼本安型变频器结构设计进行一定的研究与分析。

关键词：矿用隔爆兼本安型；变频器；结构设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.009

1 引言

目前，矿井综采工作面一般都以1140V作为主导电压，并以多机驱动的方式对以往单机拖动方式进行了取代，起动方式有双速电机以及调压软启动器等。对于这部分设备来说，当其处于重载状态时，则很难实现设备启动以及功率平衡调节等功能。在这种情况下，通过变频技术的应用则能够对上述问题进行较好的解决，在本文中，将以某煤矿实例对矿用隔爆兼本安型变频器进行设计，以此实现乳化油泵、带式输送机等设备的变频调速控制功能。

2 研究内容与设计难点

经过对研究内容与实际情况的分析，该变频器研究主要有以下设计难点：

第一，功率器件驱动。在本变频器中，功率器选择了英飞凌公司1200A、3300V IGBT，驱动为CONCEPT公司的新型驱动，将ABB变频控制技术与大功率模块驱动技术进行了较好的结合，对变频器性能具有着十分积极的提升作用；第二，功率器件散热方式。通过宽水道曲路以及开放式水冷方式的设计，能够在增加导率的同时有效的避免水道在应用过程中出现堵塞现象。水垢主要是由镁盐与钙盐组成的，其会随着温度的提升而获得更低的溶解度。在本装置中，水温会一直处于50℃以内，以此在使结垢量大大降低的基础上有效避免了水道堵塞情况的出现；第三，直接转矩控制。本装置使用了直接转矩控制技术，该种技术目前已经在很多企业的中压、低压变频产品中得到了应用，具有着较好的低速大转矩特点；第四，整流电路。本装置对六脉波整流技术进行了应用，能够在降低器件功率的基础上降低其可能对电网所产生的干扰；第五，整机散热方式。整机散热方面，其主要是来自功率电抗器与IGBT。

3 矿用隔爆兼本安型变频器结构设计与实现

3.1 系统设计

该装置主要设计如下：第一，其使用了ABB公司原装控制主板，具有着ACS800整个系列变频器所具有的全部功能；第二，使用了TDC直接转矩控制技术，能够在0速启动，且最大启动转矩高于220%电机额定转矩；第三，使用了英飞凌IGBT逆变功率元件，不仅具有着更高的安全系数，且能够在120%的状态下运行而不产生损坏，且能够根据实际电机功率大小对变频器进行选择，对于以往必须高于功率选择变频器的情况进行了较好的转变；第四，输出电缆最大长度550m，同以往类似产品相比在电缆长度上具有着非常大的提升，并因此使其能够在刮板数据收集以及胶带等位置进行应用，能够良好的实现输送机调速运行以及变频软起等功能；第五，该变频器能够组成最长5km的联台控制系统，以此对功率平衡调节以及多机程序控制进行了良好的实现；第六，具有动态脱并机功能，能在同一时间由多个设备对一台输送机进行驱动，而当输送器启动运行之后，系统则会根据该设备的实际负荷情况对其实现适当的脱并机控制，具有着更好的节能特征；第七，具有过电压、缺相、过载、短路、接地、漏电等多种保护功能；第八，配备有彩色液晶显示屏，能够对系统运行过程中的实时参数、故障信息进行体现，且能够根据需求对设备运行的历史记录进行查询；第九，软件功能非常强大，通过对不同应用宏的选取能够对不同类型的设备进行调速控制，且能够以软件的形式对参数进行读取、选择；第十，配备有多种类型的通讯接口，能够在实现不同通讯协议匹配的基础上更好的同矿井系统实现对接，以此对远程控制功能进行实现；第十一，具有模拟量检测与数据量控制接口，更好的对辅助设备进行检测与控制。其结构如图1所示。

3.2 系统实现

该大功率防爆变频机具有着节能效果好、维护方便、调速范围大以及运行安全可靠等特点，非常适合应用在井下刮板输送机、乳化液泵以及井下带式输送机等设备之中，以此实现功率平衡以及大转矩零速启动等功能。同时，其通过标准现场总线通信链的应用将设备实时参数与运行状态及时的传输给地面调度中心，并通过该调度中心操作方式的应用实现设定、生产运行统计以及起停车操作等功能，有效的提升了相关工作的自动化水平。具体来说，其在应用后主要从以下几个方面体现出了应用优势以及经济效益：第一，在使用该变频装置后，功率因数平均达到了0.95，有效对设备的无功功耗进行了降低；第二，在该装置应用之后，减速器同电机能够以直接的方式实现联接，在对液力偶合器进行取出后可获得8%左右的传递效率提升；第三，多电机驱动设备在使用该调速装置后，变频器则由于其所具有的动态脱、并机功能则能够在实际运行过程中根据设备负荷情况进行脱、并机的控制，具有着更好的节能特点；第四，通过变频调速装置的使用对乳化液泵进行控制，在对原有管路冲击以及压力波动问题进行良好解决的基础上降低了高压管件在运行过程中所产生损耗，具有更为经济的运行特点。

4 结束语

在上文中，我们对矿用隔爆兼本安型变频器结构设计进行了一定的研究与分析，经过生产投入使用之后获得了较好的应用效果，具有较好的研究应用价值。

参考文献：

[1]张斌，卞红.浅析矿用隔爆兼本安型声光信号器[J].科技与企业.2011（12）：55-58.

[2]胡飞跃，田培成.矿用隔爆兼本质安全型动力中心的研究应用[J].内蒙古煤炭经济，2013（09）：109-112.endprint