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1變頻節能技術的發展

變頻技術主要是在市場對交流電機無級調速的應用需求上逐步發展起來的，該技術到20世紀70年代獲得了較為突破性的發展，到了之后的80年代由于與之相關的各種算法逐步優化，先后有較多發達國家開始將利用該技術制成的商品投放于市場上，獲得了顧客的肯定，使變頻技術開始逐漸受到重視，正式登上了歷史的舞臺。伴隨現階段的控制理論及電子電力技術科技不斷發展，變頻技術取得了較大的優化發展空間，現在變頻技術的相關功率器件方面已經實現了智能功率模塊的發展，在變頻技術的相關控制理論方面，變頻技術的主要控制方式有了較大改進，同時變頻技術的矢量控制、轉矩控制及相關控制方式都得到了實際應用，伴隨社會需求不斷發展，先進的人工神經網絡控制方法已經成為變頻技術新的發展研究方向，借助這種控制方法可以實現高效率的調速系統集成，隨著科技發展，變頻技術的科技化發展程度也越來越高，它不僅可以實現基本的調速功能，同時還可以兼具通信、參數識別、編程等功能[1]。

2變頻技術的工作原理及相關的作用

實際中的變頻器其實就是一種利用電力半導體器件進行通斷作用之后，進而將工頻的電源轉化為另一種頻率的電能控制裝置，變頻器的主要組成部分比較復雜，涉及到的相關部件比較多，有整流、濾波、再次整流、制動及驅動單元、檢測及微處理單元部件；變頻器可以根據不同的形式用途進行分類，按照用途分主要有通用的變頻器、高頻變頻器、三相變頻器及單相變頻器；按照工作中的所需電壓不同可以分為高壓或低壓變頻器；還有其他分類方式，在這就不做一一的贅述。在實際電機工作當中，電機不能因為較滿的負荷或改變工況的情況下繼續運行，除了滿足基本的動力驅動以外，電機其余的力矩會增加對有功功率的消耗，這種情況下會造成對電能的浪費，變頻器在這個時候就可以凸顯出優勢作用，變頻器會結合機電的實際負載情況，通過改變電機的運行速度，實現調節電機的輸出功率，以達到與實際負載情況相匹配的目的。通過這種方式可以有效節約能源，變頻器的工作方式一般都采用交—直—交的工作方式，其電路組成一般是中間階段的直流環節、整流環節、逆變環節及具體的控制階段四個主要部分組成。

3變頻節能技術在礦山設備中的應用

a)變頻節能技術在相關采煤設備中的應用。以往的采煤機主要借助液壓牽引，逐漸發展為采用交流電牽引，伴隨著科技的日新月異發展，大規模的集成電路和相關的電子電力技術及實際應用中的變流控制技術的發展，這些技術都促進了變頻技術在采煤機中設備應用的發展，現階段采用的是IGBT逆變的變頻器，完全可以將鼠籠型的電機啟動時的轉矩極為有效地提升到其額定轉矩的2倍之上，這種采用全部數字方式的通用變頻器在實際應用過程中具有極強的控制能力，即使不借助使用測速反饋，也可以確保鼠籠型的電機在實際使用過程中有快速的正反轉能力及強硬的機械性能。因此，中國現階段煤礦井下的采煤變頻器件與以往傳統的相比獲得了較大的發展空間，現在的整個變頻系統已經可以實現，由原來的一拖二發展為現在的一拖一的方式，現階段采煤機采用的變頻器帶有回饋制動功能，即回饋電網的制動功能。簡單介紹就是將直流母線電網上的二次再生電能有效回饋到交流電網的過程，在這一過程中如果想要實現直流回路與其電源之間的雙向能量的傳遞，一般采用的有效辦法之一就是有源逆變的技術，也就是說將二次再生的電能進行逆變為與整個電網一樣頻率一樣相位的交流電，將其送回電網之中。方法二是整流器中的比較難以控制的二極管轉換為容易控制的IGBT，在變頻器正常工作范圍內，整流器會結合實際起到相應的整流作用，當電流需要回饋制動時，相關整流器就會發出相關的信號進行控制，實現電流的回饋逆變功能，從而實現將電能有效輸回電網之中。現階段，中國大多采煤機采用的是四象限的變頻器，該種變頻器結構簡單，易于操作控制，關鍵是可以實現對速度的隨機調節優勢[2]；b)變頻節能技術在提升機上的應用。結合實際用途，礦井中的提升機主要分為直流拖動提升機及交流拖動提升機，比較而言直流性的拖動提升機在調速性能上優越于交流性能的拖動提升機，在操作使用過程中更容易實現自動化操作，它主要應用于大容量的煤礦。但是該種直流性的提升機由于維護、操作工序也比較復雜，相關制造費用遠遠高出交流性的拖動機，所以針對這種實際問題，致使直流性的拖動提升機適合用在相對比較合適的環境下，實際煤礦生產中更多的是采用交流性的拖動提升機。結合資料分析，直流性的拖動提升機在煤礦生產中所占不及10%，煤礦相關技術人員都希望能夠全面提升交流拖動提升機的使用性能，從而代替直流拖動提升機的應用。但是結合實際發展，電力控制技術并沒有獲得較大的發展突破，導致礦山提升機大多采用的是設備較為陳舊的轉子串電阻的調速功能，并且這種調速設備是能耗相對較高的調速控制，隨著科技發展，電力電子技術不斷發展，促使變頻技術發展越來越成熟，借助變頻技術可以較好地實現對交流拖動提升機的調速系統進行研究更新。切實提高其實際應用性，截止到現階段，中國多數礦業生產公司已經在實際應用中完成了借助變頻節能的相關技術在交流拖動提升機上的有效應用；c)變頻節能技術在礦山設備上應用的其他附加優勢。變頻節能技術可以有效減少設備運行與維護的相關費用，結合實際，采用變頻調節節能技術之后，通過調節電機的設備運轉速度，可以實現節能措施，相應的降低生產設備的風機及電機的運轉速度，盡可能減少主設備與其它輔助設備的磨損，從而延長設備的使用年限。對實際運行中的變頻器維護只需要進行不停機的除塵處理就可以實現，關鍵是不用停止生產，所以采用變頻技術之后可以盡可能減少機械之間的磨損量，機械設備修檢維護費用大大降低。各種機械設備的使用年限將會延長，安裝變頻調控節能技術設備后，機電啟動的過程中可以實施軟啟動功能，這種情況下的機器啟動電流對機電不會造成任何傷害沖擊。同時機電設備在運行過程中可以實現平穩、低耗能運行，可以延長機電設備的使用年限，實現對機電設備的完善保護。

4結語

隨著社會迅速發展，社會發展過程中的能源問題日益突出，在這種問題背景下，世界上越來越多的國家開始采用多種手段、借助多種方式以實現最大限度上的節能減排，并提倡人們低碳生活的方式，以盡可能解決日益枯竭的能源問題，在這種大環境下，礦山開采生產設備中也應該采用較為節能的技術方式，結合現階段，中國大多采用的變頻節能技術，并且伴隨著科學技術發展，該種技術已經日益成熟，使該種技術已經廣泛應用于其他機械、電力等行業。變頻控制節能技術是一項先進的技術手段，將其利用在礦山設備中，不僅可以滿足正常的生產加工運行，還可以進一步實現對機器設備的保護，使整個企業逐步改變以往傳統的高能耗生產方式，切實實現企業節能生產，可以有效降低企業的生產成本，提升企業的經濟效益，因此該技術的廣泛推廣應用有極為重要的現實意義。

參考文獻：

［1］張繼國.淺議變頻節能技術在礦山設備中的應用情況和前景［J］.山東工業技術，2014(4)：45.

［2］倫杰慧，張立君，孫宏亮.試論煤礦機電設備中變頻節能技術的應用［J］.黑龍江科技信息，2013(7)：217.

作者:張偉 單位:山西煤炭進出口集團左云草垛溝煤業有限公司