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。

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。

- -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。

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。

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。

简述变频技术在现代煤矿机电设备中的应用摘要：煤炭是中国的主要能源。

中国煤炭行业有着很大的节能潜力。

目前,节能已成为中国重要国策,但在实际生产中依然存在能源浪费情况。

对此,为推动国民经济快速发展,促进能源的节约与综合利用,依据现阶段基本政策,并结合产业实际发展情况,需要对煤矿机电设备实施全面的节能改造,这对进一步提高装备自动化与现代化,并增加经济效益都有重要作用和现实意义。

变频技术就是能实现以上目标的重要手段。

关键词：变频技术；煤矿机电；机电设备；煤矿设备引言当前我国煤矿开采水平不断提高，机电设备作为煤矿井下作业的重要基础，合理应用变频技术不仅可以提高运行效率还能够降低能源损耗。

鉴于此，文章对变频技术在煤矿机电设备中的应用展开探讨。

1 变频技术相关概述1.1变频技术的概念变频节能技术主要是通过相关的设备以及技术进行电流频率的改变,一般而言变频器可以用来改变电流的频率。

变频器主要是由电源板、电机电容量、键盘以及其他部件组成,需要将这些部件进行连接,实现变频和节能的功能。

在较为传统的机电设备的制造过程中,电流的频率一直发挥着很重要的作用,基于此,设备在长时间运行过程中需要进行转速的准确控制,机电设备长时间处于运行的过程,就会导致其内耗增加,减少设备的使用寿命。

随着科技的发展,变频技术的应用不仅可以良好地改变机电设备的运行速度,还可以有效降低设备运行的损耗。

1.2变频控制技术的应用特点在煤矿实际的开采作业过程中，对整个过程作业的技术要求比较高，变频控制技术在煤炭生产开采作业过程中发挥出了巨大的作用，充分满足了煤矿行业的发展实际需求，提升了相关机电设备的运行质量和运行效率，要减少了设备运行过程中出现了能源浪费现象。

变频控制技术是新时代发展的产物，在变频控制技术中充分结合了计算机技术、电子技术等一些先进技术的优势，能够实现煤矿各种机械设备单电源频率实时转换，这样就能够实现各种机电设备运行速度的转换，而且也能够实现交流电与直流电的互相转换，从而能够充分保证机电设备运行的安全性以及稳定性。

四象限高压变频器在煤矿副井提升机中的应用在煤矿中，提升机是生产运行的主要设备。

文章中提升机异步电机连接方式为转子与电阻串联，采用四象限矢量控制再生制动型的高压变频器调速。

此种方法为大功率提升机调速带来了科技进步。

在实际生产试验中，副井安装四象限高压变频后运行效果良好，真正解决了重载下放问题，同时使减速和重载下放产生的电能及时回馈电网，节电效果显著。

标签：四象限高压变频器；提升机；矢量控制；再生制动1 概述目前，在煤矿生产中，副井提升机的主要作用是提升人员与物料。

提升绞车普遍采用绕线式异步电动机，并采取转子编码串电阻的方法调速，该系统为有级调速。

但是其相对低速转矩小，转差率大，且启动电流和换挡电流冲击非常大，同时载物重量多变，使得副井提升系统在速度控制上较为困难；在电阻上消耗了很大能量，且停车位置不准。

这种系统不仅能源消耗巨大，并且无法实现精度控制，给煤矿安全生产带来了很大隐患。

本文中副井提升系统由四象限高压变频器控制系统组成，主要结构由变频单元柜、高压开关柜、电抗器柜、控制柜、移相变压器组成[1]。

四象限高压变频器可四象限运行，采用矢量控制技术，分离电机转矩电流与励磁电流并独立控制，采用速度闭环与电流闭环控制，使得转矩控制动态响应迅速，从而获得良好的调速性能。

该控制系统节电效果良好，可使重载下放时不用加配重，避免过卷（过放）事故，并提高了电网容量资源利用率，同时其采用的电力电容寿命长，性能好，耐电压冲击，进一步提高了煤矿生产的安全性[2]。

考虑到四象限高压变频器运行稳定，动态响应迅速，制动和定位准确等优点；经反复调试试验，完成了副井提升机四象限高压变频电控系统的设计[3]。

并在铁法能源公司小青矿的生产中得到了实际应用，结果表明该副井提升控制系统动态响应速度快，可控性高，制动和定位准确，调速精度高，大大提高了安全可靠性。

在煤矿安全生产中具有重要的实际意义。

2 四象限高压变频器工作原理图1 功率单元主回路原理图图1为四象限功率单元主回路原理。