采煤企业使用的1140V大功率四象限防爆变频器

    采煤作业所使用的电器设备通常为本质安全防爆型（简称本安型），变频器也不例外。1140V大功率四象限防爆变频器的主回路通常采用3300V/400A高电压、大功率IGBT模块，以便使变频器的结构紧凑、体积小、安装方便，采用无速度传感器矢量控制技术采用的自换向变频控制技术实现能量回馈制动。    采煤作业所使用的1140V大功率四象限防爆变频器不仅使采煤设备实现全过程变频调速控制，满足采煤设备的各种运行方式，而且还要满足电气防爆及《煤矿安全规程》要求，做到使用安全可靠、技术先进、维修方便，真正的节能降耗等。    1．1140V变频系统的组成    1140V隔爆兼本安型四象限变频调速系统组成如图3-3所示。变频器调速主回路系统由变频器、1140V真空断路器、输入电抗器、1140V四象限变频器及输出电抗器组成。    2．采煤机专用的1140V四象限变频器    1140V采煤机专用变频器采用交-直-交变频器原理，对于采用1140V供电的系统无需降压变压器，直接接1140V电源输入，控制采煤机牵引电动机调速运转。    1140V图象限变频器可设计成采煤机机载变频器，并可做成由操作摇控器设定运行频率及获得需要的采煤机牵引速度和牵引方向等。这样可提高采煤机整机系统效率，减小了采煤机的体积和重量，更加适用于各种采煤机，尤其是薄煤层机载变频器更为首选。    对于用于采煤机的低频大转矩的1140V四象限变频器（图3-4），在控制上均为无速度传感器矢量控制技术；采用无速度传感器矢量控制可满足变频器在低频运行时也有100%额定力矩输出。1140V四象限变频器的最大转矩为其额定转矩的2倍，在0.5Hz即可达到1.7倍以上的启动转矩。
    图3-3    1140V隔爆兼本安型四象限变频调速系统组成示意
    图3-4    1140V四象限变频器示意    1)无速度传感器矢量控制技术    无速度传感器矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量励磁电流和产生转矩的电流分量转矩电流分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。这样就可以将一台三相异步电动机等效为直流电动机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静态和动态性能。确立电气制动方式为回馈制动。    2)能量回馈技术    整流回馈采用目前国际上最先进的整流方式，整流器与逆变器具有相同的主回路结构，是由IGBT模块组成。其显著特点是电源侧电流波形为正弦波，功率因数可调，可工作在电动或发电状态，有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响。在发电状态时，当电网电压消失时不会造成逆变失败。    采用自换向变频新技术，使绞车在减速段或重物下放操作时系统能自动转入发电反馈状态，使制动更平稳，结构更简单，大大提高了安全可靠性能。网侧变频器采用PWM斩波调制，使输入电流波形为正弦波，大大减小对电网的谐波污染。    3)采煤机专用1140V变频器的特点    (1)可实现四象限运行，适用于工作在大坡度采煤工作面的采煤机，此变频器可以使采煤机具有高速调车功能。    (1)变频器具有RS -485通信口，可实现与采煤机上位机的通信，显示工作状态和运行参数。    (3)变频器具有堵转功能，并具有电流反时限保护。    (4)变频器具有过流、过压、欠压、超温、短路等各项保护功能。    (5)变频器抗震性满足采煤机机载环境下的震动。    4)一种采煤机变频器的技术参数    输入电源电压：1140(1-10% )V～1140(1+15% )V;    输入电源频率：(50±5)Hz：    恒转矩输出：0~ 50Hz;    恒功率输出：50Hz~ 80Hz：    恒转矩特性：最大转矩为额定转矩的1.8倍，额定转速以上为恒功率；    操作模式：外部／操作通信操作；    引出入线方式：动力线和控制线在前面板通信RS -485。    介电性能：1140V电气设备的绝缘应能承受工频试验4200V历时1min无闪络击穿；    绝缘电阻：施加工频试验电压4200V历时1min，试验前后绝缘电阻均应215MΩ；    工作环境条件：海拔高度不超过1000m；    周围环境温度：-5℃~+40℃；    大气压力：80kPa~ 110kPa；    相对温度：在25℃时相对温度不高于96%。    5)采煤机专用变频器的安装    (1)安装前检查变频器的散热底面是否平整，各侧板是否有凸出散热底面；检查变频器内各紧固螺钉、控制板及端子有无因运输而松动。    (2)在采煤机的散热基面上薄而均匀地涂抹导热硅脂。    (3)将变频器放置在采煤机的散热基面上前后左右移动，使变频器散热底面与采煤机散热基面接触良好。    (4)紧固安装螺钉。