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对煤矿机电设备变频控制技术应用与探讨摘要：变频技术在煤矿矿区地面和井下的提升、通风、采煤、运输、选煤等各种矿山设备控制系统得到了广泛的应用,具有明显的节能效果和优越的调节性能。
本文对变频技术的基本原理和发展进行了阐述,对变频器煤矿机电设备中的应用进行了分析研究。
关键词：机电设备变频技术节能随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、大功率输出技术的迅速发展,交流电机变频调速技术取得了突破性的进步,成为当今节电和改善环境、推动技术进步的一种主要手段,已成为一种必然的发展趋势。
众所周知,煤炭企业是耗电大户,其电耗成本占其生产成本相当大的比例,其中通风、提升、压气、排水等设备的电能消耗占总能耗2/3以上,但是有很大一部分电能是白白浪费掉的。
明显的节能效果和优越的调节性能,使变频节能技术在我国矿山中的应用越来越广泛,技术也越来越成熟。
1、变频技术原理及发展交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用,是强弱电混合、机电一体的综合性技术。
其实质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,其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压,再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源,使电动机获得无级调速所需的电压和电流,是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。
变频调速技术之所以在能源危机中应运而生,就是因为它能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速,从而大幅度提高工作效率。
2、变频技术在煤矿机电设备中应用2.1 在矿井提升机的应用矿井的提升机担负着输送物料和人员的重要任务,是矿井生产四大运转部件中特别重要的设备。
其传统的调速控制方法是采用在电动机转子电路内接入金属电阻,用鼓形控制器或接触器切除电阻来达到调速的目的。
这些控制装置的缺点是:电阻能耗大、散热难以解决;电阻调速属于有级调速,开环控制,调速范围小、精度低、安全性能差;在减速段和下放时需投切动力制动直流电源或低频电源,易造成设备损坏,且浪费了大量的电能。
矿山机电设备运用变频节能技术分析摘要：在矿山机电使用时适当的加入变频技术，以有助于变频矿山技术的进一步发展、提升，使其更好的运行、使用，更有利于变频技术中采矿操作模式的调整，以增强皮带机的整体运行效果，改善负载荷的对比情况，从而可以研究出适合矿山机电设备操作的方法。
关键词：矿山；机电设备运用；变频节能技术前言：在矿山工程中，机电设备的应用十分广泛。
矿山企业发展逐渐加强了对技术的研究和升级，旨在通过对矿山机电设备的应用和先进技术的融合，提高矿山企业的生产水平，为矿山企业的发展争取更高的社会效益和经济效益。
在使用矿山机电设备的过程中，引进变频节能技术应用，可以有效的节约矿山机电设备的运行能源消耗量，提高机电设备的运行效果。
1、矿山机电设备变频控制技术概述通常而言，在矿上开采行业对矿产资源进行开采的工作中，对于矿山机械设备的使用不应该超负荷，但是在我国矿山开采行业中不可避免的会出现长期的矿山机械开采超负荷工作的情况。
在矿山开采工作中要时时刻刻谨记节约能源、保护环境。
变频控制技术的出现给矿山开采行业带来能源节约的曙光，而变频控制技术与矿山开采机械设备的有机结合则是利用一种新技术激活一个传统行业。
变频控制技术与矿山开采机械设备的有机结合充分满足了新时期我国对矿山开采行业的新要求，既要节能减排又要环保盈利。
所谓变频控制技术其实是由计算机技术，电力电子技术和电动机驱动技术三项技术结合起来的综合性强的新技术。
通过广泛使用变频控制技术就能够实现工作期间大大减少损失，节省资源，减少对矿山开采现场周边生态环境的进一步破坏。
除此之外，矿山开采机械设备与变频控制技术的结合更多的是通过对电流频率与电动机转速之间逐年增加的关系的利用来达到节能减排的目的。
由此可以得出结论，变频控制技术能够参考矿山开采机械设备在现实工作中的工作量大小来控制转动的速度。
2、变频节能技术的工作原理一般情况下，在进行矿山开采时不需要让矿山机电设备一直处在高负荷的工作状况下，而变频节能技术的运用可以有效克服这一问题，同时还能避免出现矿山机电设备过剩力矩的现象。
变频技术在煤矿机电设备中的应用【摘要】据统计，煤矿主要生产系统的用电量占矿井企业用电量的70%～90%，特别是矿井提升机、胶带输送机、主要通风机、主要排水泵等大功率用电设备在启动、加速、减速、制动等过程中负荷变化很大，使电网产生电压波动，影响电网的安全运行。
同时，产生的机械冲击，增加了设备的损伤，降低了使用寿命。
随着我国煤炭工业的飞速发展，变频技术以其优越的调速性能和显著的节能效果，有效提高了煤矿机电设备的自动化控制程度和运行效率，在煤矿生产中得到越来越广泛的应用，成为煤矿企业节能降耗和提升装备水平的有效途径。
【关键词】煤矿；变频技术；机电设备；使用原理；节能一、变频技术的使用原理变频技术主要指通过改变交流电频率的方式，来实现对设备的自动化控制，是现代化无附加转差损耗的调速方式。
使用变频技术，可根据机电设备负载变化情况，来设定设备的运行参数，从而改变设备的运行工况，有效提高设备的运行效率。
由公式n=50f/p（n为电动机转速，f为频率，p为电机级数）可以看出，转速n与频率f成正比。
在电动机级数一定时，只要改变频率，即可改变电动机的转速。
当频率在0～50hz的范围内变化时，电动机转速调节范围就非常宽，变频调速就是基于这一原理，通过改变电动机电源频率来实现调速的。
二、变频技术在矿井提升运输设备上的应用（一）矿井提升机目前，矿井提升机变频技术的应用，主要以高压变频调速控制系统和plc控制系统为主。
在矿井提升机高压变频调速控制系统设计中，一般采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统，不但提高了高压回路与低压控制回路之间的通讯能力，还能增强系统的抗干扰性和安全性，使提升全过程的位置控制、速度控制、动态画面监视及保护功能等功能更加完善可靠，从而改善了提升机启动、加速、运行、减速等运行阶段的性能，减少对设备、钢丝绳的机械冲击，增强提升系统的安全水平。
（二）胶带输送机胶带运输机是煤矿煤流运输系统的主要设备，通常采用交流电动机作为动力装置，以工频进行拖动，液力耦合器进行传动的方式运行，但存在启动电流大、机械冲击大、传动效率低等缺陷。
51近年来，随着自动化控制、电子技术、信息技术以及计算机技术的不断进步，煤矿机电设备技术化水平越来越高。
煤矿企业由于主要依靠机械化生产作业，因此能耗成本已经成为煤矿企业生产的主要成本，而这大量的能耗中，大部分是由于通风控制、提升运输、排水等机电设备所消耗的。
因此，在煤矿企业生产过程中，借助于交流电机变频调速技术实现机电设备能耗的降低，已经成为煤矿企业减小生产成本、提高企业经济效益的重要手段。
1 煤矿机电设备中变频技术概述1.1 变频技术原理在煤矿机电设备的动力设计过程中，机器设备在正常使用过程中并没有必要在满载负荷的情况下进行长时间工作，为使设备既能满足工作动力要求又不造成能源浪费，很有必要在设备使用过程中融入变频技术，避免设备产生多余的力矩。
变频技术包括了点击传动技术、电力电子技术以及计算机技术，是一门结合强弱电与机械设备的综合技术。
变频技术的基本原理就是通过半导体元件将工频电流信号转换为其他频率，再将转换的工频交流电进一步转换为直流电，依靠逆变器对电压和电流进行控制调节，使机电设备能够达到无级调速。
更进一步地讲，煤矿机电设备中的变频技术就是利用电机转速与电流频率之间的同比增长关系，通过改变电流频率来控制电机转速，实现对机电设备的有效合理控制。
通过变频技术能够实现对电机的平稳、自动加减速控制，提高电机的工作效率并减小能源消耗。
变频器的电路通常分为四个部分，包括整流、直流、逆变和控制部分，各个部分相辅相成，共同控制着电机的工作，共同实现对设备转速的自动、节能、高效控制。
1.2 变频技术在煤矿生产中的重要性随着全国各地煤矿资源的不断开采，可利用的煤矿资源越来越少，各个煤矿开采企业之间的竞争也越来越激烈，煤炭企业作为用电大户，能否有效提高机械设备的节能效率、减少污染排放在很大程度上决定着企业的综合竞争力。
在煤矿机械电设备中融入变频技术是节能减排、提高企业竞争力、保护环境、保证企业长期稳定发展的一个重要举措。
电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering 煤矿机电设备中变频技术的运用张晚忠（掌石沟煤业有限公司 山西省晋城市 048405 ）摘 要：本文对变频技术进行了简单概述，并探索了变频技术在煤矿机电设备中的具体运用。
变频技术具有较强的节能减耗功能，将其引入到煤矿机电设备中十分必要。
随着经济的发展，煤矿行业在国民经济发展以及人们生活水平提升方面体现出愈加重要的价值。
机电 设备是煤矿开采必不可少的工具，将变频技术运用于煤矿机电设备中，可改善设备运转效率，实现节能环保。
关键词：煤矿；机电设备；变频技术；优势；运用近年来，我国煤炭行业迅速发展，与此同时，煤炭行业的竞争也日渐白炽化。
各煤炭企业为了提升市场竞争力，纷纷开始探寻节能减排的新发展路径。
变频技术融入到煤矿机电设备中，能达到节能、环保、提效等各大目的。
变频技术是一种节能技术，它主要是 利用电力半导体器件的通断作用，巧妙地将工频电源进行变换，使之成为另一频率的电能控制装置，以实现节能目的。
1变频技术概述1. 1变频技术的工作原理在机电控制系统中，变频器（VFD ）是至关重要的电器设备，变频技术便是利用变频器来实现“变频控制”的。
在实现变频控制 过程中，变频器主要应用到了变频技术、微电子技术这两大技术，它主要是通过改变电机工作电源频率的方式，来实现控制交流电动机的最终目的。
变频器属于一种重要的电力控制设备，这一电力控制设备通过一定的工作程序能轻松实现变频、节能。
在工作中，变频器可将工 频电流的信号转变为其他的频率，但是这种转化不是凭空而为的，而是需要借助一定的半导体元件来实现。
之后，可再逐步实现“交流电”向“直流电”的转变。
与此同时，逆变器也顺利实现了对电流、电压等的科学调控，这样，机电设备便能在变频器的推动下达 到无级调速的程度。
总而言之，机电设备中的变频技术是通过电流改变频率，继而对电机的转速进行智能化的调控，以此来进一步控制机电设备，推动其节能、高效运转。
浅谈变频技术在煤矿机电设备中的应用摘要：本文简要分析了变频技术原理及国内外应用现状、特点以及在空压机、风机和煤矿运输系统中的应用。
关键词：变频技术煤矿机电设备应用我国高压大容量电动机的调速以及启动方法比较落后，这不但使得煤矿工业生产浪费了大量电能，而且还使设备的寿命缩短。
应用高压变频技术对煤矿机电设备的改造，能够很好的解决这一问题，继而为煤矿生产企业提高经济效益。
一、变频技术原理及国内外应用现状变频技术即改变电流频率的技术，在传统的电器设备中所用到交流电频率是不变的，其转速一经启动就不能改变，通过变频技术可以实现设备以不同的转速运转来适应不同的生产需要。
变频技术的发展历经了各种电器器件的更新换代，从scr（晶闸管）、gto（门极可关断晶闸管）到今天的igbt（绝缘栅双极型晶体管）、hvigbt （耐高压绝缘栅双极型晶闸管），器件的不断更新促使电力变换技术的持续发展。
而在变频技术控制方面，上世纪70年代脉宽调制变压变频调速研究首先进入人们的视野，80年代中期鞍形波脉宽调制变压变频调速模式作为脉宽调制变压变频调速的优化模式被提出，80年代后期又出现了矢量控制变频调速和直接转矩控制变频技术。
调速系统的集成度越来越高，以单片机为基础又研究出了数字信号处理器、精简指令集计算机和高级专用集成电路等。
高压变频器早起由于受电子电器设备耐压性弱的影响，一般采用高-低-高模式，即高压经过变压器降压后通过低压变频器变频，最后通过升压变压器升压供给高压变压器，这样一个流程使得变频器设备体积过大，耗能也增加。
1980年日本东芝电气公司成功研制了1 800 kw 的交-交方式高压变频器。
1981年德国西门子公司研制出4 000 kw 的交-交方式的高压变频器。
此后，法国阿尔斯通、美国ab、日本三菱和日立等公司也相继推出自己的高压变频器设备。
20世纪90年代初，我国在自行开发和研制的高压变频器方面取得了很大成绩，在钢铁行业和电力行业得到很好的应用。
技术前沿2019.3 电力系统装备丨241Technology Frontier2019年第3期2019 No.3电力系统装备Electric Power System Equipment 1 变频技术相关介绍所谓变频技术，就是一种可以将交流电、直流电互相变化，变化前后频率发生改变而电能不发生改变的技术。
其核心设备就是变频器。
和三相异步电动机相依存，能够掌握三相异步电动机特性，也就基本掌握了变频器，因为二者联系异常紧密。
具体作用机理是，通过变频器的作用，实现三相异步电动机的转速的随意变换。
现如今随着半导体的出现，我们已经可以生产出完全独立的变频器，使得其不再包含于电动发电机、旋转转换器当中。
这让变频器使用范围实现了一次飞跃。
其中在煤矿机电工程当中，变频器是以半导体器件存在的，使得工频电流信号转化为不同频率，又将此不同频率转化为不同电流，再用逆变器控制电流以及电压，最终对设备进行无极调控，使其能够根据需要调整工作状态，实现了节能减排，延长了设备的使用寿命。
变频技术隶属于机电一体化，是让能源得到合理利用的一种智能方式，在我国煤矿中还没有得到大范围推广。
2018年刘庄煤矿施行技术创新，其中的变频技术在压缩机、通风机中得到利用，节省了能源总体创造了4000万元经济效益。
2 煤矿机电工程中的变频技术变频技术在煤矿机电工程中多有应用，不仅可以调控设备的转速，还能利用现代数控技术实现远程操作，实现设备的智能化。
具体应用到该技术的有：空气压缩机、提升机、运输机、通风机等。
这些设备具有耗能高易磨损的特点，变频技术的融入，降低了能耗节约了企业成本，而且就设备本身来说，也是一种很好的保护。
如表1所示。
表1 煤矿中利用变频技术的设备设备名称功能变频原理空气压缩机提供动能以变频驱动实现设备平稳运行，省电节能提升机运输设备和人力智能感应实现随机装载运输机运输煤炭到井外智能调频通风机给地下通风稀释有害气体变频以及定时技术2.1 空气压缩机与变频技术煤矿生产中需要空气压缩机提供动力支持。
但是需要动力的所有设备并非都要满负荷运行，这就要求提供动力支持的空气压缩机能够根据具体情况发生频率的改变。
具体的运行中，空气压缩机和交流电机配合，才能保证动力支持。
但是这种配合很难与实际工作产生同步，就会导致空压机没有规律地不停地满载、空载，导致电网、电动机等设备跟着发生对应的改变，致使这些设备受到影响，严重地缩短了其使用年限。
变频技术融入之后，便形成了具体的变频驱动，确保空压机平稳运行，保护了电网和电机。
而且这种平稳运行，确保电能得到合理利用，节省了大量的电费。
2.2 提升机与变频技术传统提升机当中是利用电阻元件来控制提升机的速度。
因为电阻元件的存在，会导致热量的产生，最终影响提升机组件，有可能导致突发事故。
再者，因为煤矿提升机是运送工人和设备的，运送重量不断发生变化，不能实现良好的速度控制，会对工人和设备产生不同程度影响。
试想运送100kg 和运送1 000kg 用一个速度，产生的惯性自然不同，而传统提升机对惯性的缓冲能力较差，日积月累提升机便会产生这样或者那样的故障。
另外，为了实现良好的升降，还需要其他辅助设备，整体上增加了煤矿的能源投入。
变频技术融入之后，首先实现了设备的智能化，其能根据载重自由选择升降速度，尽力降低设备所承受的反作用力，自然而然保护了设备。
提升机需要一个完整线路维持运行，其中融入大量继电器，而继电器又增加了电路维护成本。
变频技术代替了继电器，这无疑也节省了线路的维护费用。
可以说是一举多得。
2.3 运输机与变频技术运输机也就是皮带运输设备，负责将煤炭或者矿石运出矿井，其承载的工作压力较比提升机更大，对电压、电流的要求更严格，因为这种设备需要稳定性和低热性，否则其容易发生故障。
在实际工作中，这种设备需要液力耦合设备提供软启动，在启动瞬间会产生大电流，这势必造成瞬间的高电压，此种高电压影响组件，缩短了组件的寿命。
而且皮带在运转中，因为液力耦合设备产生热量，会导致局部过热，造成皮带磨损严重。
变频技术植入之后，取代了液力耦合设备，避免了大电流造成的瞬间高压，也降低了设备运转产生的热量，如果可以通过数控遥控，会使得设备运行更加平稳。
使用变频技术之后，可以明确发现运输设备的用电量在下降。
2.4 通风机与变频技术井下通风是保证劳动安全的关键。
传统矿井通风机在使用上存在着几个弊端。
第一，通风量难以控制；第二，通风［摘 要］煤矿机电是为了采煤而进行运转，但是具体工程中并不需要机械持续满负荷运行，否则会浪费大量能源，还造成机械磨损降低其使用寿命。
将变频技术融入到煤矿机电工程中，使机电能耗明显降低，更延长了其使用寿命，可以说在很大程度上提升了企业的利润和竞争力。
［关键词］变频技术；煤矿机电；作用探索［中图分类号］TD67；TM921.51 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X （2019）03–0241–02the Role of Frequency Conversion Technology in Coal MineElectromechanical EngineeringLiu Shu-tong［Abstract ］Coal mine electromechanical is operated for coal mining, but the specific project does not require mechanical continuous full-load operation, otherwise it will waste a lot of energy and cause mechanical wear to reduce its service life. The frequency conversion technology is integrated into the coal mine electromechanical engineering, which makes the electromechanical energy consumption significantly reduced and prolongs its service life. It can be said that the profit and competitiveness of the enterprise are greatly improved. ［Keywords ］frequency conversion technology; coal mine electromechanical; role exploration 变频技术在煤矿机电工程中的作用探索刘舒桐（山西天地煤机装备有限公司，山西太原 030006）技术前沿242丨电力系统装备 2019.3Technology Frontier2019年第3期2019 No.3电力系统装备Electric Power System Equipment角度经常变换造成设备磨损严重；第三，通风时段不同，需要对应的操作不同。
显然，这样复杂的要求，一台通风机很难实现，而开启多台通风机，不仅提升了电耗，还造成了通风设备的浪费，因为井下并非时刻需要通风。
再者反复开关机，又会造成通风机的效率下降。
变频技术融入之后，可以随意调整通风量，而且对通风角度也可以进行控制，再者结合定时技术，实现了时段通风。
也就是说，变频技术融入之后，原本需要数台通风机，而此时只需要一到两台就足够了。
可谓是节省了设备投资，降低了能耗节约了电费，为矿企间接增加了利润。
3 结语变频技术应用于煤矿机电工程当中，实现了机电稳定运行，还降低了其电耗节省了大量的电费。
煤矿生产中仅压缩机一年所需电费就数十万元，而变频技术可以和提升机、运输机、通风机、压缩机结合，节省的电能和资金，等同于为煤矿企业增加了大量利润，提升了其竞争力。
故此，积极地在煤矿机电工程中融入变频技术，扩宽其使用领域，已经是一种必然趋势。
参考文献[1] 王大雷.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].硅谷，2014（1）：104.[2] 张文.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践研究[J].工业b ，2016（11）：237.[3] 张洪革.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].建材与装饰，2017（15）：266.[4] 冯刚，李建国.变频技术在现代煤矿机电工程中的应用实践[J].电子技术与软件工程，2014（20）：126.（上接第230页）2.2.2 电力用户支持对参加批发市场的电力用户（或为电力用户下属的用电单元）进行查询、编辑、上传附件、查看变更记等操作。
模型信息需包括以下内容。
（1）模型信息，包括编码、名称、所属市场成员编码、电压等级、行业类型、基本容量、生效时间等；（2）模型类型，包括一般工商业用户、大工业用户等。
电力用户结算单元需与所属的市场成员对应。
2.2.3 售电公司支持对参加批发市场的售电公司进行查询、编辑、上传附件、查看变更记等操作。
模型信息需包括以下内容。
（1）模型信息，包括编码、名称、所属市场成员编码、代理负荷容量、生效时间等；（2）模型类型，包括电网企业售电公司、配售电公司、独立售电公司等。
2.2.4 电网企业支持将电网企业作为结算主体进行输配电价管理与输配电费结算。
模型信息需包括以下内容。
（1）模型信息，包括编码、名称、所属市场成员编码等；（2）模型类型，包括南方电网公司、省级电网公司、地方电网、增量配电网等。
3 交易结算系统架构和功能设计3.1 系统架构交易结算是整个市场交易的重要组成部分，交易结算系统也将作为整个交易平台的核心支撑系统支撑市场交易的正常运作。
从当前国内外典型电力市场交易结算系统在交易平台中的位置来说，可分为嵌入型和独立型两种设计模式。
两种模式最大的差别在于交易结算是否与交易组织和交易管理在同一系统框架下开发实现。
独立型交易结算系统由于采用系统独立开发模式，能保持较高的计算和数据分析效率，适用于规模较大的电力市场；而当市场规模较小或市场起步阶段则可以采用嵌入型结构，以降低整体的系统开发投入。
3.2 系统功能设计区域电力交易结算系统应具备复杂交易成分的电能结算功能，支持跨区跨省交易、中长期交易、现货交易、辅助服务交易等不同类型交易结算。
根据电能量计量系统提供的关口电能数据、营销业务系统提供的电力用户电能数据、调度系统的运行考核数据、以及交易计划、合同电价等市场数据，进行电能结算，并生成各类电费结算单，通过横向数据接口发送给财务系统或营销系统。
通过结果能够掌握电量流向和资金流向，为分析公司购售电成本与效益、跨区跨省能源资源优化配置效益提供依据。
