风光中压变频器在煤矿主风机中的应用

1简介

随着中国经济的发展，各行各业对煤炭的需求也在增加. 大型煤炭公司已开设新矿山以扩，并使用各种技术来降低生产成本. 因此，逆变器用于煤炭行业的需求也在增加.

主风扇是煤矿通风系统中最重要的部分. 可以说，它是每个地下工人的呼吸通道，也是煤矿安全生产中最重要的环节. 长期以来，矿山主风扇的功率一直比较大，矿山一天24小时不间断运行. 矿山所需的风量可通过调节风门挡板或叶片角度来实现. 设计的通风机和从动电动机的功率通常比煤矿正常生产所需的工作功率大得多. 风扇的设计余量特别大. 长期以来，风扇一直在轻负载下运转. 因此，煤矿通风系统中存在一种严重的手拉车现象，能源浪费十分突出.

2用户介绍

山西焦煤集团正兴煤业是山西焦煤集团投资于2009年8月成立的主要企业，重组并整合了偏关县的5个煤矿，其中两个煤矿: 酒心矿和燕家沟矿. 矿. 酒心矿的生产能力为120万吨/年. 它的主风扇负责整个矿井的通风. 它要求极高的安全性和稳定性. 一旦风扇关闭，将导致整个矿井在短时间内无法正常生产. 控制方法通过调节风门的开度来调节风量，因此，无论生产要求的大小如何，风扇都必须全速运转，并且运行条件的变化会使油门损失的能量消耗掉. 不仅限制了控制精度，而且导致大量的能量浪费，这导致生产成本增加，设备使用寿命缩短以及设备维护和修理成本较高. 针对这种情况，矿领导们最终决定选择山东新风光电子. 由科技发展生产的4套JD-BP34系列中压变频器控制主风扇，并进行了改造. 成功了.

九新矿有两个主要风扇风扇，每个风扇风扇一个，备用风扇风扇一个. 站点上1#和2#风扇的参数相同. 1#风扇的基本参数在下面的表1和表2中给出. 现场的主要风扇如图1所示.

3凤光JD-BP34-270F中压三电平逆变器介绍

风光JD-BP34-270F中压三电平逆变器采用高速DSP和CPLD芯片作为主控制装置，主电路采用三电平或中点钳位拓扑. 友好的人机界面可以设置各种参数并实时监控运行状态. 国内首家成功开发三电平逆变器的制造商，该产品获得了山东省科学技术进步奖.

3.1产品性能特征

（1）主电路采用三电平或中点钳位拓扑，不仅可以输出更高的电压，而且可以降低输出电压的谐波分量和电压变化率dv / dt，输出波形良好

（2）输出端使用三相RLC低通滤波器将逆变器输出的三相SPWM波滤波为正弦波，有利于保护电动机.

（3）使用先进的高速DSP和CPLD芯片作为主控制设备，以确保逆变器的稳定运行. 易于操作的人机界面可以实现各种参数的设置和运行状态的监视.

（4）不受电网波动的影响，并且电机侧的电压稳定. 增加低频启动电压可以补偿线路损耗并适应长距离传输（最长3000m）.

（5）保护功能已完成. 配备过压，欠压煤矿风机用隔爆型变频器，硬件过流，2倍过流，过载，欠载煤矿风机用隔爆型变频器，过高的温度升高和失速保护，并配备了电动机保护器，一旦变频器得到保护，故障数据将立即保存以方便查找和分析，以有效保护变频器和电动机.

（6）内置PID调节器，可以开/闭环操作.

3.2产品技术规格

3.3凤光JD-BP34-270F中压三电平逆变器的相关设计

本文仅简要介绍一下变频系统的技术特点，并不再赘述与380V级通用变频器相同的部件.

（1）主电路和功率器件的选择

PWM电压类型380V类逆变器中通常使用两级电路. 如果使用两级电路来实现1140V的输出，则必须使用昂贵的高压管或低压管串联结构. 由于串联器件的动态均衡问题不易解决，因此应尽可能避免.

该设计的框图如图2所示.

图2整机的主电路

主电路部分采用三电平电路或中心点（NeturalPointClamped-Npc）方法，不仅可以输出更高的电压，而且可以降低输出谐波和电压变化率（dv / dt），波形好此设计的目标之一. 图中的电源开关设备采用西门子双单元IGBT模块（300A / 1700V），两个模块并联，整流桥采用300A / 1600V双单元，整流后，两组大电容串联. 形成一个滤波器，电解电容器采用10000UF / 400VDC，六串四并联，如图所示，电容器的连接点是该电路的中心点（中间三级）. 主回路的晶闸管会延时打开，并选择350A / 1600V模块.

（2）载波频率的选择

增加载波频率有助于改善波形并降低噪声. 但是，增加载波频率会增加开关损耗，因此在选择时必须权衡利弊. 该设备中的载波频率选择为2.0kHz. 选择此值时应考虑该值. 输出处LC低通滤波器的电感铁心的权重因子.

（3）变频器的相关参数设置如表4所示.

4主回路控制方案的转换

正兴煤业酒神矿有两个主风扇，每个风扇一个. 风机电动机变频器采用控制，风光中压变频调速系统由一次回路进线柜和变频单元柜组成. 在变频器运行期间，变频器为电动机提供了全面的保护. 如果变频器在运行过程中发生故障，请立即将备用风扇投入运行，以确保满足煤矿通风的生产要求. 1#风机中压逆变器柜的一次电路如图3所示.

DL: 用户负载开关

1#，2#BPQ: JD-BP34-270F中压变频器

D: 220kW / 1140V异步电动机

图4中压变频器的运行图片

图5人机界面操作图

5现场申请情况

正兴煤业酒神矿主风机采用4套JD-BP34-270F型风光逆变器，于2012年7月2日成功投入运行. 变频运行后，风门完全打开，工作频率约为26Hz，不仅完全满足了煤矿的生产要求，而且为用户的使用带来了极大的方便. 逆变器稳定运行. 逆变器的现场运行如图4所示，人机界面的运行如图5所示，逆变器运行参数的记录如表5所示.

风扇由变频器改造并投入运行后，输入电流从72A降至约30A，风扇电机功率从113.7kW降至56.9kW，节电率为（113.7kW-56.9kW） ）/113.7kW=50％.

变频的其他优点:

（1）使用变频器后，通过风扇启动，可以实现变频器的软启动，避免了启动电流对电网和控制设备的影响，可以有效延长电气设备的使用寿命设备.

（2）根据需要调节风量，应在较宽的转速范围和较高的转速精度下避免浪费. 进行变频转换后，不再需要通过改变叶片角度来调节风扇的风量，而是通过变频器通过调节电动机的转速来实现的. 线性度调节好，可根据地下生产需要随时调节风量，避免浪费.

（3）降低风扇的工作强度并延长使用寿命. 变频改造后，风扇大部分时间低速运转，大大降低了风扇的机械强度和触电，大大延长了风扇的使用寿命，提高了风扇的安全运行系数和运行周期. 风扇.

（4）变频器具有短路，过载，过压，欠压，缺电等多种保护措施，有效地保护了电动机.

（5）改善了现场工作环境. 由于降低了风扇的速度，大大降低了风扇的噪音，这在现场工作人员中很受欢迎.

（6）减少了防风中的操作环节. 过去，防风需要操作系统的垂直风门，水平风门和防风门. 程序很多，倒档风门经常发生事故. 用轴流风扇和变频器进行控制后，逆风非常简单. 只要在人机界面上将工作频率调整为负频率，电动机将首先减速至零，然后反转为调整后的频率. 在此期间无需调整整个风门系统，从而减少了工作量并降低了运行期间的故障率.

6结论

正兴煤业酒心矿主风机不仅取得了良好的节能效果，而且还大大提高了整个通风系统的稳定性. 随着国家越来越重视节能减排，煤矿企业通过各种措施降低了生产成本. 其中，变频技术发挥​​了关键作用，取得了明显的经济效益和社会效益，适应了国家资源节约型社会的建设. 趋势.

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