1、英威騰防爆變頻器技術(shù)介紹

深圳市英威騰電氣有限公司和其他防爆設(shè)備公司合作開發(fā)的防爆兼本安變頻器通過高效能熱管或其他高效能散熱技術(shù)，其極低熱阻的高效散熱性能，使高壓IGBT的散熱得到解決，設(shè)計(jì)最大變頻器功率可達(dá)到800kW/1140V。針對煤礦井下的特殊環(huán)境，防爆變頻器除了在箱體結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。防爆變頻調(diào)速裝置采用英威騰CHV系列無速度傳感器的矢量控制方式。無速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動機(jī)的參數(shù)，按照一定的關(guān)系分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測，并通過控制電動機(jī)定子繞組電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)距電流的指令值、檢測值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。采用無速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，而且可以控制異步電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以保證在低頻（0.5Hz）運(yùn)行時(shí)額定轉(zhuǎn)矩的輸出可達(dá)到1.5倍。

2、INVT中壓變頻器簡介

主要器件及技術(shù)說明：

●使用4400V反向電壓整流橋；

●使用直流電抗器，降低了輸入電流諧波,提高變頻器輸入端的功率因素；

●逆變模塊使用3300V高壓IGBT,沒有IGBT的串聯(lián),功率器件數(shù)量減少，提高了系統(tǒng)的可靠性，新一代模塊損耗低，提高了整機(jī)效率；

●驅(qū)動電路使用光纖隔離傳輸可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離驅(qū)動，提高高壓電路的抗干擾性能；

●±15%電壓波動設(shè)計(jì)，能承受瞬間250%沖擊電流，低頻轉(zhuǎn)距大,適應(yīng)中國電網(wǎng)和工況；

●電流沖擊抑制能力強(qiáng)，負(fù)載大范圍波動時(shí)，能安全穩(wěn)定運(yùn)行；

●采用了先進(jìn)的SVPWM非正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，在正弦波中注入零序信號。電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)( SVPWM) 即是在正弦波中注入適當(dāng)?shù)娜沃C波的非正弦調(diào)制技術(shù)，它的線性調(diào)制度較SPWM高15％，而且輸出諧波小。減少了開關(guān)頻率，降低了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的可靠性及壽命；

●能抑制電機(jī)的瞬態(tài)過電流，瞬態(tài)沖擊電流可達(dá)到250％，保證了在重負(fù)載下不跳脫，不影響生產(chǎn)效率；

●完善的保護(hù)：過流、過壓、過載、欠壓、欠載、缺相、短路、過熱等。

3、INVT中壓變頻器的應(yīng)用

3.1在礦用防爆皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用

皮帶機(jī)是現(xiàn)代化煤礦高產(chǎn)高效的主要運(yùn)輸設(shè)備，皮帶機(jī)的拖動技術(shù)形式多樣，直接啟動、調(diào)速型液力偶合器、軟啟動、交流變頻拖動等多種形式。皮帶機(jī)示意圖如下：

煤礦井下皮帶機(jī)目前對拖動技術(shù)的要求越來越高，基本要求是：

●控制簡單，啟動特性好，調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)距大；

●節(jié)能；

●工作可靠，維護(hù)量小；

●價(jià)格適中。

采用無速度傳感器矢量控制（SVC）的防爆變頻器能夠滿足用戶要求，將是井下皮帶機(jī)拖動的發(fā)展方向。

3.1.1技術(shù)比較

●直接起動，轉(zhuǎn)矩大，但力的傳導(dǎo)不均，尾部反應(yīng)慢，在皮帶底部有堆積現(xiàn)象。

●偶合器起動，皮帶機(jī)慢慢起動，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)矩時(shí)皮帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)，而且起動過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，造成安全隱患。

●采用防爆軟起動，皮帶機(jī)空載時(shí)起動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩降低，減少沖擊，延長電機(jī)、膠帶機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，但重載時(shí)需突跳，對膠帶機(jī)沖擊較大。

●采用防爆變頻器時(shí)，調(diào)速范圍廣，起動轉(zhuǎn)矩大，可以在重載下緩慢起動，起動安全可靠，對于多電機(jī)拖動同步性能好，在匹配煤流傳感器后，可自動依據(jù)煤流大小自動調(diào)速，一般可節(jié)約電能，并且電機(jī)功率因數(shù)有明顯提高。

3.1.2綜合成本的比較

●電動機(jī)+減速器直接起動初期投入費(fèi)用不高，但維護(hù)費(fèi)用大。

●電動機(jī)+液力偶合器+減速器，初期投入不太高，維護(hù)費(fèi)用較大。另外因設(shè)備處于回風(fēng)巷內(nèi)道，液力偶合器維護(hù)不好常常漏油，有很大的安全隱患。

●軟起動電動機(jī)+減速器，初期投入費(fèi)用居中，維護(hù)費(fèi)用相比前兩種要少，能滿足使用要求。

●變頻器+電動機(jī)+減速器，初期投入費(fèi)用較高，維護(hù)費(fèi)用最低，可調(diào)整運(yùn)行速度，僅從帶電一項(xiàng)上就可逐步收回成本。

綜上所述，應(yīng)用變頻器是最好的一種方式。

3.1.3變頻器在皮帶機(jī)拖動上的應(yīng)用特點(diǎn)

●優(yōu)越的軟起動、軟停止特性

-防爆變頻器的起動、停止時(shí)間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說起動時(shí)的加速度和停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動設(shè)備難以達(dá)到的。

●驗(yàn)帶功能

-煤礦的生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多以皮帶機(jī)為主，運(yùn)輸系統(tǒng)檢修維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī)的檢修維護(hù)，低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。

●平穩(wěn)的重載起動

-皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)最大可輸出1.5倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動”。

●功率平衡

-煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動電機(jī)的電流差值的大小，因此可以通過單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值，通過調(diào)整各電機(jī)的速度來使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡。英威騰CH系列特有下垂功能，可動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的功率平衡。

●自動調(diào)速、節(jié)電效果明顯

-對應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時(shí)，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對機(jī)械傳動系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對前級運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。

●降低膠帶張力

-由于采用防爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個標(biāo)號。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。

●現(xiàn)場應(yīng)用證明，采用防爆變頻器將大大提高皮帶機(jī)的可靠性，降低機(jī)械系統(tǒng)損耗，減少運(yùn)輸系統(tǒng)的維護(hù)量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動特性，較高的性價(jià)比，將成為井下皮帶機(jī)拖動的發(fā)展方向。

3.1.4皮帶機(jī)同步功率平衡的應(yīng)用方案

針對煤礦防爆裝置對兩臺變頻器的同步性要求精度高，設(shè)計(jì)方案如下：

方案一：簡易控制

如圖3，通過模擬量信號給定同步速度，穩(wěn)態(tài)時(shí)使用速度下垂控制，并且兩臺變頻器共直流母線，達(dá)到能量的均衡，使系統(tǒng)更節(jié)能。特別需要說明，下垂控制功能專用于多臺電機(jī)驅(qū)動同一負(fù)載的工況。多臺電機(jī)驅(qū)動同一負(fù)載時(shí)，不可避免的會出現(xiàn)速度不同步問題，速度快的電機(jī)將承受較重負(fù)載。這種情況下，變頻器設(shè)置下垂功能后，可根據(jù)負(fù)載變化自動調(diào)整運(yùn)行頻率，使高轉(zhuǎn)速電機(jī)速度下垂變化，從而使負(fù)載均衡分配。

總結(jié)

隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，中壓變頻器的應(yīng)用會越來越廣泛。作為中壓變頻器的主流研發(fā)與制造供應(yīng)商，深圳市英威騰電氣有限公司將繼續(xù)秉承不斷追求與創(chuàng)新，立足傳動領(lǐng)域，為廣大用戶提供物超所值的產(chǎn)品。