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变频调速装置在皮带的应用

唐山开诚电控设备集团有限公司

一、概述

胶带运输机是现代化煤矿高产高效的主要运输设备。胶带

运输机的拖动技术形式复杂多样，调速型液力耦合器、CST、

固态软启动、直流拖动、交流变频拖动等多种形式共存；在大

型胶带运输机多电机多滚筒的拖动系统中，拖动方式以直流拖

动、交流变频拖动和CST拖动为主。煤矿井下胶带运输机对拖

动技术的要求是：

a、控制简单，起动特性好，调速性能好，启动转矩大；

b、易于形成防爆结构；

c、工作可靠，维护量小；

d、价格适中。

直流电机因不宜形成防爆结构而未能应用于井下；CST的

维护量及维护要求复杂，同时价格较高，因此煤矿井下应用较

少；采用无速度传感器矢量控制的防爆变频器的出现，为煤矿

符合井下胶带运输机拖动要求且价格适中的最佳拖动设备。

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二、变频器简介

随着交流变频调速技术的日趋成熟和完善，通用变频器得到了

迅速广泛的应用，但受煤矿井下条件限制未能得到实际应用。

首先是解决防爆和散热之间的问题。作为变频器的主要逆变模

块—IGBT是发热最多的器件，据专家估计：逆变模块约占整个变频

器所有散热量的70％；整流模块发热也是相当大的，它所发的热量

约占整个变频器的25％；而剩下的5％则是电解龟容、充电电阻、

均压电阻以及印制板上的发热元件等所产生的热量。经过不断的研

究与试验，最终选择了高效能热管散热器，其极低热阻的高效散热

性能，优越的双面散热形式使主要散热得到解决。经多年实践，采

用热管直冷式散热是煤矿防爆变频器的最佳选择。通过对软件、硬

件的不断修改、完善，降低了逆变模块的开关损耗及其他内部器件

的发热。这样便解决了防爆与散热之间的冲突。最终防爆体不需要

外加通风装置或外接循环水，非常适用于煤矿井下的免维护要求。

为了适应井下电网的中性点不接地系统，采用特殊的中性点不

接地吸收结构，同时采用正负母线密贴的低电感母线技术来增强直

流侧的吸收能力，抑制逆变器高速开关形成的叠加电压。

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二、变频器简介

针对煤矿井下的特殊环境，防爆变频器除了在箱体结构方面采

取了相应的防潮、防滴水措施外，在主回路方面尽量加大爬电距离

与电气间隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措

施。

防爆变频调速装置采用无速度传感器的矢量控制方式。实现精

确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机上安装精密的测速装置，

但在井下胶带运输机上安装测速装置是很困难的，同时会增加系统

的维护量。无速度传感器的矢量控制的基本控制思想是根据输入的

电动机的参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电

流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组

电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值检测值达

到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。采用无速度传感器矢量

控制方式的变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且

可以控制异步电动机产生的转矩，以保证在低频运行时额定转矩的

输出。

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二、变频器带式输送机应用

（1）优越的软起动、软停止特性