矿用变频器选型研究

都沁军

（山西沁和能源集团曲堤煤业有限公司， 山西 晋城 048203）

引言

矿用变频器是一种现代电力电子设备，保持变电机原有性能，仅仅改变供给电机频率和改变电压大小，进而调节电机转速，当电机转速改变时，相应风速和风量随之改变。矿用变频器用途广，不仅能够实现自动化，还能根据电机负载实现提高产量、增高产品质量和实现节能，延长设备使用寿命。

1 矿用变频器构成

矿用变频器主要由变压柜、单元柜和控制柜三个部分组成。

1.1 隔离变压器柜

隔离变压器被装入在隔离变压器柜中，不需要升降变压器变压，高压电压电源直接作为输入电压，给大功率的高压电机进行调速。

1.2 功率单元柜

功率单元中的电气和机械特性相同，功率单元柜主要安装矿用变频器里功率单元，功率单元串联叠加，形成变频器的输出电压，输出电压经电线输入给负载设备使用。

1.3 低压控制柜

主控系统和I/O接线是低压控制柜主要场所。核心微机版是主控系统控制其他设备工作的指挥长。变频器的信号被送到模数转换板，经周期转换后，模数转换板把反馈信号输送到微机板，通过数字调制器给功率单元发送开关指令，确定需要输出的电压。

2 矿用变频器选型设计

2.1 电路元件二极管选型

矿用变频器电路元件二极管选型通过计算额定电压和额定电流确定。

额定电压：

式中：URRM为二极管额定电压，V；UAC为电源线电压值，取1 140 V；α为安全系数，取2。

将数值代入公式得：URRM≥3 224 V。

额定电流：

式中：IFAVM为二极管额定电流，A；IR为变频器额定电流，54 A。

将数值代入公式得：IFAVM≥168 A。

根据二级管额定电压和额定电流计算结果选择，二极管型号选择DD175N34K，该二极管额定电压和额定电流分别为3 500 V、180 A。

2.2 变频器电容选型

对变频器电容的选型，主要考虑电容的电压平均值和电容值[1]。

电压平均值：

电容值：

式中：C为电容值，μF；RL为输出电阻，取35.53 Ω；其中T=1/f，f为三相全波整流频率，取300 Hz。

将数值代入公式得：C=281～470μF。

从理论公式来分析，滤波电容值越大效果越理想。但电容值不可能无限大，采用多个2 200 μF/400 V的电容矿井实际工作中进行串联或者并联使用，来尽量增大电容值。在电容旁并联电压相同且阻值相等电阻[2-3]，目的是避免电解电容出现大离散，电压波动，损坏电气设备。

2.3 驱动模块选型

矿用变频器驱动模块选用2SD315AI-33型[4]。该类型驱动模块不仅可以用在3 000 V以上高压中，而且还具有工作可靠和运行安全等优点。驱动模块把专用芯片组作为基础，其他元器件相辅而成。利用脉冲式进行变压隔离，可以给提供峰值电流，还能保护过载，驱动精准，灵活调整。矿用变频器驱动模块实物图见图1所示。

图1 驱动模块

2.4 检测元件传感器选择

检测母线的电压，需要将电压转换成电流信号，在经滤波处理即可得到准确的数值。在检测电压时，传感器LV100收集信号比较精准。整个运行线路中检测电压电路如图2所示，传感器收集到的信号输入DSP进行处理[5-6]。

检测电机电流选用LT208-S7型电流霍尔传感器，它能够将电流信号转换成电压信号，经DSP处理成直流电压。采集电流信号检测电路如图3所示。

图2 检测电路电压路线

图3 检测电路电流路线

3 结语

矿用变频器可改变电机转速，具有精准、快速、保护电机等优点，变频器调速通风机，能够实时在线监测风机风量和风速。