矿用蓄电池电机车变频交流调速技术改造

浅论煤矿井下蓄电池电机车运用变频调速技术进行的改造吴信敏黄儒林(淮北矿业集团桃园煤矿，安徽宿州 234116)摘要：本文从变频与逆变电路工作原理、蓄电池电机车变频司控器功能与辅件配置、蓄电池电机车变频改造后应用效果等方面，分析介绍蓄电池电机车运用变频技术改造的情况。

关键词：蓄电池电机车；变频技术；改造引言:在煤矿井下平巷运输中，主要巷道一般都采用架线电机车运输，而在采掘工作面附近的平巷运输则采用蓄电池电机车运输。

后者肩负一线附近的短途材料运输等任务，这也是基于距离迎头近，主架线未敷设到位或防爆问题所考虑的。

再者，直流电机比交流电机易于调速，蓄电池电机车一旦改造后也便于控制，并能节省电能与使用成本。

伴随着变频技术的发展和日益成熟，直流斩波调速技术的优势不再突出了，而交流电机本身的高效率，以及易于维护等方面的优势又高，且宽调速范围和高调速精度都让专业人员与使用者获得了非常满意的效果。

因此，如今蓄电池电机车变频调速技术改造也普遍开展起来了。

在此，就蓄电池电机车变频调速技术改造所涉及到的一些技术问题进行探讨。

1 变频与逆变电路工作原理1）电机变频基本原理。

大家知道，交流电动机产生磁路的主要机械部分也就是转子线圈和定子线圈。

这两者也是相互独立的。

当将三相交流电送入电机的定子线圈，那么就会在电机的定子线圈中产生旋转的磁场，其磁场的旋转速度也就是电机的同步速度(N1)，转子线圈相对独立于定子线圈，转子线圈也是闭合的(可视为短路)。

开始，转子线圈因没有任何外界能量的作用下则保持静止状态。

一旦旋转磁场产生后会使得闭合的转子线圈做切割磁力线的运动，于是便会在转子线圈中产生感应电动势，并形成电流。

而转子线圈中一旦有了电流，那么电磁力便会形成磁矩，从而驱动转子转起来。

这就是说，转子的速度(N2)是滞后于同步速度的，而且还不可能达到同步速度，它总是略低于同步速度。

就是说N1与N2总是存在着差异的，因而这就是异步电机得名。

矿用蓄电池电机车斩波调速系统简介及应用摘要：矿用蓄电池式电机车一直是井下煤矿运输的主要方式，但现有的调速方式主要为串电阻调速，其操作不便、耗能大、对触头冲击大、电机车易损坏，所以用IGBT斩波调速技术代替串电阻调速，节省能源、操作方便。

以IGBT为主开关管的直流斩波调速器，操作灵活、调速性能好、维修方便、经济实用。

会对煤矿的节能和高效率做出很大的贡献，并带来很好的经济效益和社会效益，对于煤矿运输安全起到了积极作用。

关键词：斩波调速司控器；功能；性能；特点；结构；比较；使用与维护0 前言电机车控制器大致经历了电阻凸轮调速、可控硅斩波调速以及IGBT为核心技术的ZBT智能调速三个阶段。

ZBT智能调速司控器，从根本上解决了原电阻调速司控器耗电量大，机械磨损快、启动冲击大、维修量大的弊端，大大提高了机车的牵引力和运行速度，强化了机车的保护功能，使机车变得安全平稳可靠。

ZBT新一代智能调速司控器是电阻调速司控器的升级换代升级产品，是目前国内最先进的矿用电机车调速司控器，也是电机车调速司控器中较理想的产品。

1 ZBT矿用隔爆型斩波司控器的功能概述该调速器是专为防爆特殊型蓄电池电机车设计、开发的新一代无极调速装置，IGBT为主要功率开关元件。

电路采用先进的控制技术，从根本上解决了原电阻调速机车带来的耗电量大、起动冲击、电器元件损坏多、机械磨损大等一系列弊病，此技术给矿山机车运输带来一个飞跃，使运行中更安全可靠、并增添了较大的经济效益。

2 ZBT矿用隔爆型斩波司控器的特点及优点（1）此斩波司控器采用全数字智能控制，主芯片为DSP，保护功能强大，可接受傻瓜式操作；（2）采用绝缘栅双极晶体管斩波，牵引和制动均为斩波控制，可节约电能30%以上；（3）牵引力大，速度快：牵引力比电阻调速提高20%，速度提高30%；（4）主要部件采用模块化结构设计，基本不需要维护，大大提高机车出勤率；（5）电压影响范围宽；（6）安全可靠，起动平稳无冲击，人员安全，性能可靠。

321 项目背景目前，新景矿井下运输大巷共有电机车 6 辆，主要负责工作面两个采区的煤炭的运输。

每台电机车共有两个驱动电机，额定功率为 20 kW；每天运输煤炭为 300 t；电机车所牵引矿车的额定载重量为 20 t，巷道长度为 2 km，电机车的运行平均速度为 10km/h；所有电机车均是采用调速电阻进行启动并调速控制的，在长期的应用中发现如下问题：一是由于井下运输大巷环境相对潮湿，电机车的电机容易出现接线柱烧毁、线路短路的问题；二是日常的检修工作相对复杂；三是电机车电机的散热能力较差；四是调速电阻缺乏相应的电路短路、欠电压、过电压保护等功能。

为了提升矿用电机车的运输效率，需对其进行改造。

考虑到将当前的电机车直接进行更新换代的成本较高，综合考虑节约成本 + 节能的目的，决定对当前矿用电机的调速系统进行改造。

2 改造方案1）直流改造方案。

该方案的核心在于为电机车电气系统配备直流电动机，并为其配备与之相匹配的全数字传动装置、直流变压器等零部件。

采用直流改造方案能够实现对电机车的平滑调速，即基于该方案下电气系统的节能效果最佳。

但是，直流改造方案的成本偏高。

2）变频改造方案。

基于变频改造方案可选用交交变频器或者交直变频器，该改造方案具有控制精度高、节能效果佳等优势，也是未来电机车电气系统的发展方向。

但是，变频改造方案的成分费用较高，其性价比较低。

3）交流变频改造方案。

该改造方案具有操作简单的优点，即采用数字化低频制动装置代替原有的低频机组，将老式的继电器更换为大功率无触点开关，将 PLC 控制技术应用其中。

此外，该改造方法成本费用较低，改造工期较短，适用于老矿井的改造使用。

但是，该改造方案的控制精度相对较低。

综合考虑本矿井的特点，本文将选用交流变频改造方案。

3 电机车变频调速系统的设计3.1 变频调速系统电路的改造基于交流变频改造方案，采用反并联 SCR 功率元件实现转子电阻的切换，其主电路图如图 1 所示。

基于SRM的新型矿用蓄电池机车调速系统设计摘要：研究背景：矿用机车的调速问题是矿山自动化技术的重要课题。

为了提高矿用机车的调速效率，提出了一种基于SRM的新型矿用蓄电池机车调速系统的设计。

研究内容：首先介绍了SRM驱动技术的优点，并结合蓄电池的性能特点，设计了一种新型的矿用机车调速系统，分别对控制系统、电机驱动模块及动力模块进行了详细的分析和模拟，完成了全部调速系统的控制设计。

最后，通过实验结果可以得出结论，基于SRM驱动技术的新型矿用蓄电池机车调速系统能够满足矿用机车的调速要求，达到良好的调速效果。

关键词：SRM，矿用机车，蓄电池，调速系统正文：1. 研究背景矿用机车的调速是矿山自动化技术的重要研究课题，调速的合理性直接影响着矿山自动化技术在智能运输上的应用效果。

而传统的调速方式主要是利用传统的系统调速技术，例如变频器调速、空气控制器调速等，但是这些调速方式存在一定的缺点，如容易出现姿态抖动和调速延迟等问题，这些缺点是不利于实现智能运输的。

2. 基于SRM的新型矿用蓄电池机车调速系统设计为了提高矿用机车的调速效率，提出了一种基于SRM （Surface Mounted Motor）驱动技术的新型矿用蓄电池机车调速系统的设计。

该调速系统整体架构如图1所示，由控制系统、电机驱动模块、动力模块三部分构成：（1）控制系统：控制系统采用DSP控制器作为核心，对SRM进行控制，并将最终调速数据发送至外部系统；（2）电机驱动模块：电机驱动模块主要由智能无刷变频器、PWM模块、电流检测模块等组成，实现SRM电机的控制和调整；（3）动力模块：动力模块主要由蓄电池和SRM电机构成，其中SRM电机使得调速过程实现的高效快捷，而蓄电池的性能特点使得矿用机车的调速受到保障。

3. 控制系统设计首先根据系统的需求，设计SRM的控制策略，以实现高效的调速，其次确定SRM的控制方式，采用双闭环控制方式，即速度闭环控制+电流闭环控制。

煤矿机电设备中的变频技术节能改造技术发布时间：2021-10-19T03:07:21.820Z 来源：《工程建设标准化》2021年第15期作者：李培林[导读] 我国具备十分丰富的煤炭能源，其储藏量当今世界稳居前端。

在中国资源应用中，煤炭能源的地位十分李培林身份证号码：41078119810310****摘要：我国具备十分丰富的煤炭能源，其储藏量当今世界稳居前端。

在中国资源应用中，煤炭能源的地位十分重要，并在社会经济发展中日益发挥着十分关键的作用。

但是我国煤矿经常产生一些安全生产事故，造成严重的内耗情况。

因此我国许多煤矿企业将变频节能技术广泛运用于生产中与煤矿机电设备应用中，使我国煤矿生产中存有过大耗能的难题获得妥善处理。

关键词：煤矿机电设备；变频技术；节能；改造技术现代社会的发展，使人们生活水平提高的同时，对煤炭资源的需求量也日益增长，这使得越来越多的煤矿企业逐步扩大生产规模，通过改造煤矿机电设备来提高原煤产量。

当然，煤矿企业在对煤矿机电设备进行技术改造过程中，人们也越来越重视煤矿机电设备的运行可靠性与稳定性。

电耗作为煤矿成本中的一项重要构成指标，在煤矿机电设备改造中必须要尽可能降低吨煤电耗量，这对整个煤矿领域的发展有着重大影响。

在此背景下，将变频节能技术应用到煤矿机电设备改造工作中，可使其能源消耗得到大幅降低，进而使机电设备取得更高的运转效率，有效延长了煤矿机电设备的使用寿命，保证了其运转稳定性，更重要的是能够减少煤矿生产成本的投入，从而为煤矿企业创造更多的利润。

1变频节能技术的概念对于变频技术来说，其是一种将固定频率的交流电源借助于电子器件进行转换，以使交流电具备多种不同的频率。

交流电源在进行不同频率交流电转化时，其电能变化几乎可以忽略不计，这种变化主要体现在电流频率方面。

可利用以下数学公式来对交流电动机转速进行描述，即N=60f/p（1-s）。

其中，交流电源的供电频率、电动机极对数以及电动机转差率可分别由f、p、s进行表示。

煤矿架线电机车的变频改造[摘要]架线电机车合理改造以便更好的服务煤矿生产。

【关键词】煤矿；变频调速；矢量控制；单片机；SPWM1、概述矿用电机车是煤矿生产所需的一种主要的运输装置，目前主要采用直流电动机驱动。

但是，随着交流调速技术的发展，交流调速系统的性能有了很大了提高，同时由于交流电机和直流电机相比具有功率大、效率高、无电刷和换向器，维护成本小的优点，因此用交流电动机取代直流电动机应用在矿用电机车上，已成为矿用电机车发展的趋势。

本文给出了采用矢量控制的原理和实现方法，并对所采用的控制算法进行了分析，设计了基于单片机80C196MC和智能功率模块(IPM)的矿用电机车矢量控制系统。

该方案利用受控于单片机的智能功率模块产生电机的三相电压；2、系统硬件设计本文设计的整个调速系统由主电路、单片机控制电路和反馈量检测电路组成。

主电路是由逆变电路构成。

其中逆变电路采用IPM智能功率模块完成功率变换；单片机控制电路以80C196MC单片机为控制核心，包括存储器扩展电路和一些外围电路如：键盘显示电路、复位电路、系统保护电路等等。

单片机控制电路主要负责数据处理矢量控制算法的计算、PWM波和控制信号的产生以及显示和故障处理等等任务。

反馈量检测电路主要由定子电流检测电路和转速检测电路组成，检测值送单片机处理后主要用于矢量控制算法的计算。

整个变频调速系统的主要组成部分如下图所示。

2.1智能功率模块IPM本系统的逆变器件采用智能功率模块IPM 。

IPM是以绝缘栅双极晶体管IGBT为功率器件的新型模块。

传统的IGBT是功率场控晶体管MOSFET和电力晶体管GTR的复合，它把MOSFET的驱动功率小、开关速度快的特点和GTR 通态压降小。

功率电路，缓冲电路还有门极驱动电路必须设计到足以承受和的极限值。

如果功率电路漏感不够小、缓冲电路吸收不充分，瞬态过电压就会发生。

同时地环路和杂散电容还会引起严重的噪声问题。

IPM智能功率模块结构IPM共有6个主回路端(P,N,B,U,V,W)﹑16个控制端，其中VccU﹑VccU﹑VccW分别为U,V,W相上桥臂控制电源输入的+端，GNDu, GNDv, GNDw分别为对应的一端;VinU﹑VinV VinW分别为上桥臂U,V,W相控制信号输入端，Vcc,GND为下桥臂公用控制电源输入；VinX﹑VinY﹑VinZ分别为下桥臂X﹑Y ﹑Z相控制信号输入端；VinDB为制动单元控制信号输入端；2.2逆变电路IPM的选择正常工作时，电网直流供电电压U为440～660V,则经过电容滤波后的直流电压可由下式计算确定：式中:为安全系数，一般取=1.1；1.1为波动系数；Ed为电容滤波后的直流电压。

矿山直流电机车应用交流变频技术改造的探析摘要:介绍煤矿直流电机车的应用情况，实施交流变频改造的原理、特点及效果。

关键词:直流电机车；变频技术；改造；效果Application of AC variable frequency DC locomotive mine transformation of Analysis Wang Yuxi Abstract：The application of locomotives coal DC, AC variable frequency transformation of the implementation of the principle, characteristics and effects. Key words：DC locomotive; Inverter technology; Transformation; Effect煤矿架线电机车随着电子技术的迅速发展和制造工艺水平的不断进步，变频调速技术也得到了广泛的应用，从而使矿井运输成本逐步下降。

变频技术由于具有显著的节电效果，在大功率电机中应用越来越多。

重要的节电和改变机械性能作用，给企业带来了较好的经济效益与社会效益，因此倍受欢迎。

一、煤矿直流电机车在用状况煤矿架线电机车一般在矿井生产运输中至少几台甚至十几台以上。

有些矿井运送煤炭、矸石等矿物原料、废料，都使用架线电机车。

较大的运输工作量与电耗，给运输生产成本带来很大压力。

现广泛应用的ZK系列直流电机车，为上世纪50年代老产品，长期以来没有过较大的技术改造，存在机车牵引力小、电阻调速方式落后等缺陷。

直流调速器带有电阻器运行，消耗在电阻上的电能非常可观。

电阻发热，还会导致瓷架和电阻片烧坏；直流牵引电动机转子上因为有线圈和易磨损的换向铜头、碳刷等，其故障率和维护费用高；机械制动系统空行程长，有级分档调速，不能均匀调速，在低速行驶时司机需不停地在1档和零档转换达到慢速运行。

变频调速在煤矿架空人车中的改造与应用摘要：本文介绍了一种煤矿井下架空人车变频电控系统，包括传感器、电控系统、安全闸、工作闸、主电机、变频器，所述传感器、电控系统、安全闸、工作闸、主电机依次连接,所述电控系统又与变频器连接，所述电控系统与变频器间设有变频器系统运行继电器或变频器故障反馈继电器。

目的是通过变频器的运行反馈保护与变频器的故障保护形成了双向保护，起到了互补作用，增加了系统安全可靠性关键字：变频器变频调速架空人车安装改造一、变频动力拖动在煤矿井下架空人车应用的必要性煤矿架空人车是一种运送人员的主要机电运输设备。

架空人车原先使用矿用负荷开关控制电动机直接启动。

此种启动方式不但容易导致较大的机械冲击力损坏设备,还存在启动和停止速度快、惯性大，使乘坐人员倍感不适等弊端。

更为重要的是，由于受到环境条件的制约,极容易在启动时发生事故，如:由于巷道太窄或上行与下行钢丝绳之间的横向距离较近,容易导致乘座在启动时发生纵向拉坏,造成事故。

另外,由于运输距离长,出于安全考虑,须沿途安设各种保护,而负荷开关的控制回路一般为交流电压,信号衰减较大,各种保护容易发生拒动或误动。

因此,对井下架空人车实施变频拖动控制改造已势在必行。

二、变频调速控制原理交流变频调速技术是电力电子技术、电动机传动技术及单片机控制技术的综合应用。

目前使用的变频器大部分采用交—直—交方式。

其基本原理是先把工频交流电源通过三相整流桥转换成直流电源并滤波,然后利用微机技术控制由电力半导体IG-BT、续流二极管等元件构成的逆变电路,最终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,从而使交流电机获得无级调速所需的频率、电压和电流。

因此,交流变频调速技术是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。

从理论得知,异步电动机的转速n与电源频率f存在以下关系:n=60fp×(1-S) 式中:n为电动机转速,f为电源频率,p为磁极对数,S为转差率。

矿用蓄电池式斩波调速电机车双控改造1 前言防爆特殊型蓄电池式电机车主要用于高浓度沼气和煤尘爆炸性危险矿井的进回风巷和采区进回巷等主要运输巷道中，作牵引矿车运输原煤、矸石、设备及矿井工作人员之用。

单司机室控制的电机车倒车时司机视线被机车电源装置挡住，看不见机车后边的情况，常常发生人员伤亡事故及设备损坏，给煤矿安全生产带来诸多隐患。

为此，1999年我厂在原有CTY8型斩波调速单司机室控制电机车基础上成功地改造了CTL8型斩波调速双司机室控制电机车。

2 CTL8型电机车主要电气部件代号 部件名称 型号 技术参数 数量C 防爆特殊型电源装置 DY-140-KT 140V 1CL1、CL2 隔爆连接插销 DCB3-200 200A 2M1、M2 隔爆直流牵引电动机 ZBQ-dI/15 15kW/132V 2SK1、SK2 隔爆斩波调速控制器 ZBT-8 140V/260A 2ZD1、ZD2 隔爆机车照明灯 DGY35/24B 45V/60W 23 电机车操作过程电机车采用两台直流串激牵引电动机驱动，并由安装在车体上的蓄电池电源装置通过插销与电气设备接通，驾驶司机通过操纵控制器上的换向手柄和调速手柄使电机车运行，调速手柄位置处于“零位”时，换向手柄才能动作；换向手柄转动至“正”或“反”向运动位置，转动调速手柄，电机车从慢慢起动到快速运行，电机车起动、运行速度由斩波调速控制器调节，实现无级调速。

制动装置为手动机械抱闸式，同时配有撒砂装置，制动效果良好。

4电机车双控斩波调速原理4.1 直流斩波器基本原理晶闸管直流斩波器电路基本原理如图1（a）所示，是利用晶闸管VT的开关作用，将直流电源电压转换成频率比较高的方波电压加在直流电动机上，通过对方波电压脉冲宽度的控制，改变加在电动机的平均电压Ud，从而调节电动机的转速，Ud波形如图1（b）所示。

在ton＞t≥0时刻，晶闸管导通，电源电压Us向电动机供电。

当ton≤t＜T时刻，晶闸管关断，电动机经二极管VD续流，电机端电压近似为零。

浅谈煤矿变频调速电机车的改造与使用作者：朱教晋来源：《科教导刊·电子版》2013年第12期摘要矿用电机车是煤矿生产所需的一种主要的运输装置，随着科学的发展煤矿企业已在电机车上使用变频调速器，并使用交流电动机，已淘汰过去电阻降压调速电机车。

变频调速电机车具有适应能力强、节电率高、运行平稳、故障少，维修方便等特点，在煤矿运输中具有非常好的推广使用价值。

关键词变频调速交流电动机节能降耗运行平稳中图分类号：TD64 文献标识码：A山西汾西矿业公司大巷运输主要采用架线电机车，主要担负井下运输人员、材料设备运输、井下开拓碴石运送等，在我矿运输环节中起着非常重要的作用，因此机车性能的好坏，会直接影响矿井的运输能力。

目前国内牵引用电机车运行环境通常比较恶劣，一是电网电压波动大，架线线路高低不平，致使受电器跳动频繁；二是铁轨铺设不是很平整，铁轨的连接块质量欠佳，使得回馈线电阻增大；三是远离变电站的地方电压偏低，最低处甚至不到额定值的60%；四是无电区多，车斗的连接简单，碰撞冲击大。

这些都对电机车的电气系统提出了特殊的要求，即要求系统过载能力强，启动力矩大，系统响应快，对瞬时跳弓断电有自适应能力。

现该矿改造使用CJY型变频调速电机车，该机车采用性能可靠的三相交流异步电动机和节能显著的变频调速器，取代了过去落后的直流串励电动机和电阻调速器，是该矿架线电机车的一场革命。

过去使用的直流架线电机车具有适应能力差、电能消耗大、故障率高、耐潮性差、运行噪声大、器件使用寿命短、维修费用高、运行速度不好掌握等缺点，在使用变频调速电机车后，各方面性能有所提高，安全高效，大大提高了井下辅助运输能力。

下面就我矿井下使用的实际情况，对比电阻降压调速电机车详细阐述变频调速电机车的特点：变频调速电机车电气工作原理：直流电压经过电容和电抗器滤波后，进入由IGBT组成的三相逆变单元及控制单元和制动单元的IGBT上。

由控制单元对IGBT三相逆变单元进行控制，使其满足三相电机在不同工作状态下的各种需求。

[摘要] 提升机是矿井的关键和重大安全设备之一，用于矿山的竖井、斜井的提升系统，用作提升矿物和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉。

在整个生产过程中，占有非常重要的地位，它不仅关系到矿井的正常安全生产和生产效率，而且直接影响上下井人员的生命财产安全。

矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。

因此，设备的安全可靠运行就显的特别重要。

目前的电控系统存在着很多的不足，矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。

下面以彩霞山矿井提升机系统为改造对象试做探讨。

[关键字]提升机、提升机变频、变频、提升机变频调速一、原控制系统与改造后系统对比目前盛宝矿业彩霞山矿井提升机采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方案，用交流接触器进行速度段切换。

目前提升机电控系统存在的不足：（1）挡位调节，调速不连续，运行中机械振动大，矿车冲击大，制动不安全；（2）启动及换挡时冲击电流大，启动电流一般是额定电流的2-3倍，有时会更大，如果加速快，甚至会引起总开关跳闸；（3）调速时大量的电能消耗在电阻上，不但浪费严重，也造成工作环境的恶劣，空间噪声大；（4）维修量大，不方便。

由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧坏，转子更换碳刷频繁；（5）耽误生产。

矿井是连续24小时工作，生产量大，任务繁重，由于电控系统设计落后，制造工艺落后，即使是短时间的维修，也会给生产带来损失。

随着交流变频技术的发展和成熟，变频调速性能的优越性日益显现。

以变频器为核心的调速系统，在交流矿井提升机上也越来越多的被采用，彻底改变了沿袭几十年的交流绞车转子串电阻分级调速的模式，使提升机获得平稳、安全、可靠的运行状态。

避免严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。

采用变频控制的提升机，基本上可以获得与直流电机相同的调速和制动性能。

控制系统、提升机数字行程控制等系统采用PLC和触摸屏实现控制、监视及人机通讯。

煤矿变频架线电机车的技改与推广摘要：随着交流调速系统的发展，行业内出现了架线式变频调速电机车。

使三相异步电机达到和超过直流电机的起动转矩和牵引特性，使机车带重载起动强劲有力。

它与传统的直流电机车比较，具有交流电机不易损坏，司控器无触头无磨损，不用高耗能调速电阻的特点，高可靠、高性能、高节电等特点。

关键词：矿山变频电机车节能传统架线式电机车，其控制方式采用直流架线取电，通过司控器电阻调压调速，控制直流电机驱动电机车。

这种传统的直流控制方式缺陷在于直流电机司控器触头易磨损，维护工作量大，可控、可靠性差。

随着交流调速系统的发展，出现了架线式变频调速电机车。

使三相异步电机达到和超过直流电机的起动转矩和牵引特性，使机车带重载起动强劲有力。

它与传统的直流电机车比较，具有交流电机不易损坏，司控器无触头无磨损，不用高耗能调速电阻的特点，高可靠、高性能、高节电等特点。

1 变频技术的先进性、节能性交流变频变压调速技术主要采用电机反电势定向矢量控制技术，无触点，可调频率，调电压。

能简化维护，甚至实现免维护，由传统的的直—直供电传动方式改变为直--交供电传动方式，使我们能将交流电机的力矩电流和磁场电流解耦出来，独立控制可产生像直流电机的控制效果，它与传统的直流电机车比较，具有交流电机不易损坏，司控器无触头无磨损，不用高耗能调速电阻的特点，高可靠、高性能、高节电等特点。

2 变频机车与原有机车的效益比较直流电机车采用电阻调速时，一年内一台电机车用在接触器上的材料费用将达上万元，如果考虑到每次更换接触器所占用的时间及人员，那么人工工资以及耽误运输的损失，粗略估计，每台电阻调速直流电机车将多消耗几万元的修理维护费用。

交流变频调速电机车由于采用交流变频调速方式后，基本上实现了全过程的无触点控制，机械磨损几乎为零(表1)。

目前，所有的直流调阻（或斩波）电机车均采用串激式直流电动机作为主牵引电机，其调速方式采用电阻调速和斩波调速二种方式。

矿用架线式电机车载波变频调速技术的应用摘要：目前我矿架线电机车全部进行了载波变频调速改造，使用效果良好，节能环保且起动调速平稳；针对目前矿用直流架线式电机车在调速过程中采用直流电动机方式而浪费大量电能的问题，可能过载波变频调速技术启动电机的方式来改变架线式电机车直流电动机直接起动的弊端，逆变器采用电压空间矢量控制方式，利用单片机生成波，优化了系统的调速性能；就载波变频调速技术进行原理分析。

关键词：煤矿架线式电机车载波变频调速0 引言目前，在煤矿企业中，架线式电机车的牵引动力源主要是直流电动机。

为了达到限流以及获取启动和制动平稳的目的，通过采用恒定的直流电源对直流电动机机车进行供电。

借助电阻直接控制启动调速和制动，没有取得预期的效果，并且耗电量比较大，容易损坏控制设备，出现经常性地对控制设备进行维修。

如果将变频调速器应用到电机车中，在一定程度上保证了机车运行的稳定性，实现了机车无级调速和再生制动，降低了能耗，提升了机车的变频调速性能，扩大了调速范围，而且其使用期限比较长，维护维修更为便捷。

1 变频调速的方法1.1 交-交直接变频通常情况下，交一交直接变频范围比较窄，主要应用在大功率低速设备中。

1.2 交-直-交变频通过整流将交流变成直流，然后直流经过逆变器转变成交流。

在直流到交流的逆变环节，利用逆变器件的导通频率，获得不同频率的交流电，并且该交流电不受变频范围的制约，其工频甚至可以达到200%。

因此，交—直—交的变频方法在电机车上容易推广和使用。

当前，运行的供电系统基本可以进行整流处理，具备整流的功能，在架空供电系统中，使用单项直流电与使用三相交流电相比，前者更容易在机车上安装逆变设施，借助逆变设施将架空电网上的直流电转变成频率可调的三相交流电。

因而，直流电动机具有取代三相异步交流电动机的趋势。

实践证明通过对电源频率进行改变，电机车的行驶速度可以进行不断地调整。

2 控制逆变器2.1 svpwm的控制原理三相正弦电流通过输入异步电动机，进而在空间产生了旋转磁场，获得电磁转矩。

煤矿机电设备中的变频技术节能改造技术摘要：企业的可持续发展离不开节能降耗的研究，尤其是煤矿的大功率机电设备，在运行过程中消耗能源，容易污染煤矿环境。

因此，有必要研究设备的节能方法。

煤矿行业的专业技术人员也在积极探索节能新技术，发现变频节能技术应用于煤矿机电设备中可以有效地节省生产成本，还能改善环境污染问题。

关键词：煤矿机电设备；变频技术节能；技术引言随着技术的进步，变频器在工业生产中的应用越来越广泛。

目前，煤矿机电设备技术管理存在诸多问题，如：管理理念落后、管理制度缺失、管理人才匮乏等等，增加了机电设备故障、安全隐患问题发生几率，影响煤矿生产效率和安全，因此积极采取有效措施解决现存问题具有重要的现实意义。

1、变频技术原理为了保证机电设备的运行能够满足煤矿开采的实际需要，可以在煤矿机电设备运行过程中合理应用变频技术，从而提高能源利用率，保证设备连续稳定运行，降低设备运行损耗。

在变频技术实际应用过程中，其直接使用半导体元件对电流信号进行转换，通过整流装置将交流电变换成直流电，然后通过逆变系统的应用，将直流电变换成交流电，能够根据设备实际使用需要，对交流电的频率进行转换，让机电设备可以根据实际生产需要合理进行调速，从而满足生产的具体要求。

2、煤矿机电设备应用过程存在的问题在煤矿生产中，经济效益与煤矿机电设备的技术管理密切相关。

随着煤矿生产规模的不断扩大，对煤矿机电设备的技术管理提出了更高的要求，但目前煤矿机电设备技术的发展与煤矿企业的发展脱节。

煤矿生产技术复杂性较高，作为煤矿企业资产的重要组成部分，机电设备占总资产50%-60%，在技术管理工作中，企业需要投入大量的资金，约占40%左右，如：维修资金、配件购置、油脂、能耗等等，为煤矿机电设备的稳定运行提供了重要的支撑。

作为生产的重要支撑力量，近年来煤矿企业逐渐加快了煤矿机电设备技术管理方面的关注与投入力度，但在实践工作中也暴露出一系列的问题，如不加以解决，势必会对机电设备的正常使用及煤矿的安全生产造成影响，因此加强煤矿机电设备技术管理工作势在必行。

设计与制造Design and manufacture0　引言改造后的机车最大特点就是节能，经实际测量节电率达到35%，这样一台机车年节约的电费就达到3万余元，改造十余台机车节约电费就达到40万元左右，加上转子不损坏，调速器不用更换触头、导电板和凸轮等，以及节约的材料费累计50万元以上。

变频技术在机车牵引系统中的发展起始于1990年初,当时只是用于小功率的范围内。

在欧洲,IGBT晶体管变频器最先由西门子公司于1992年设计制成,用在法兰克福市的低地板电车上。

从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10～15年，变频器的整机技术落后，国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并没有形成一定的技术和生产规模。

因此需要我们技术人员要进一步对变频技术进行学习。

1　主要用途和技术创新1.1　主要用途由于原有的直流电阻调速电机车因维修率高，牵引力小、节能性差等因素以无法适应当前的安全生产要求[1]。

改造后的交流变频调速电机车用于井下运送矸石、材料、煤炭等。

1.2　技术创新（1）交流变频调速电机车由于采用交流变频调速方式后，基本上实现了全过程的无触点控制，机械磨损几乎为零。

（2）交流变频电机车由于采用三相异步交流变频电动机作为主牵引电机，无需换相器，碳刷，维修电枢。

（3）交流变频变压调速电机车由于采用交流变频变压调速系统，全过程为交流控制。

当电机车需要采用电气制动时，非常容易将主牵引电机的电能反馈至蓄电池或电网，实现再生制动，因此大大的节约了能源[2]。

2　工作原理和工作过程2.1　交流异步电机的基本工作原理交流电机产生磁路的主要机械部分便是转子线圈和定子线圈，两者是相互独立的。

三相交流电进入定子线圈，会在定子线圈中产生旋转的磁场，磁场的旋转速度即电机的同步速度（N1），而转子线圈相对独立于定子线圈，且转子线圈是闭合（可视为短路），也就是说在一开始，转子线圈因没有任何外界能量的作用，保持静止。

变频调速技术在蓄电池电机车上的应用摘要：矿用蓄电池电机车采用变频调速技术，在实践中应用，提高了井下运输的安全性，而且操作方便，节能显著。

关键词：变频技术；电机车中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码:A前言煤矿井下平巷运输一直采用架线电机车和蓄电池电机车，这主要是因为直流电机比交流电机易于调速。

随着变频技术的日益成熟，直流斩波调速技术的优势不再突出，而交流电机本身的高效率与易维护等方面的优势以及它的宽调速范围和高调速精度让专业人员对其青睐，也从而使得变频技术在很短的时间内有了长足的进步。

1 变频电机的基本工作原理交流电机产生磁路的主要机械部分是转子线圈和定子线圈，两者是相互独立的。

三相交流电进入定子线圈，会在定子线圈中产生旋转的磁场，磁场的旋转速度即电机的同步速度（N1），而转子线圈相对独立于定子线圈，且转子线圈是闭合的（可视为短路），也就是说在一开始，转子线圈因没有任何外界能量的作用保持静止。

当旋转磁场产生后会使得闭合的转子线圈做切割磁力线运动，便会在转子线圈中产生感应电动势，形成电流。

转子线圈中有了电流，电磁力便会形成磁矩，转子才会转起来。

也就是说，转子的速度（N2）是滞后于同步速度的，而且不可能达到同步速度，总是略低于同步速度。

由于N1与N2总存在着差异，异步电机也因此而得名。

这里的调速，调的自然是转子的转速N2，我们把2 三相逆变电路工作原理机车用的是蓄电池直流供电，因此，需要将直流电逆变成三相交流电以供电机使用。

逆变是一种将直流电变为交流电的技术。

这里我们用六个IGBT开关管（三个IGBT模块）作为三相逆变电路的主回路，如图1。

图１中的s1~s6为6路脉冲驱动信号，U、V、W为三相交流电输出，VDC+和VDC-为蓄电池的正负极，一个IGBT 模块对应一相输出。

驱动信号控制着IGBT管子的开通与关断。

三相交流电的每一相之间相差120°的相位角差，其具体的工作波形图如下。