变频器应用综述

　　摘要：随着时代发展，现在国家要求各煤炭集团要应用高新技术来改造传统煤炭工业。那么变频器对于矿山来说就成了必不可少的一部分，变频器在矿山的作用也显得尤为重要。
　　关键词：变频器；变频节能；功率因素节能；软启动节能
　　变频技术诞生背景是交流电机无线调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。变频技术真正发展起来时在20世纪90年代，因为这时变频器才被人们所广泛的使用。那什么是变频器了，变频器就是是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流过压过载保护等功能。
　　一、变频器在矿山的主要作用有三个部分
　　（一）变频节能
　　变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为inverter（逆变器）。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
　　（二）功率因数补偿节能
　　无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
　　（三）软启动节能
　　电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高56倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量。系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
　　变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机和提升绞车两个方面，在我矿变频器在皮带机上的应用效果更为明显：
　　众所周知，皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过大的张力波极易引起皮带被撕断。因此，《煤矿安全规程》规定，带式输送机必须加设软起动装置。需要运用普传变频器对带式输送机的驱动进行改造。
　　二、随着电力电子技术的发展和变频技术的成熟，国家明文规定，在提升较车系统中，推荐使用交流变频调速器
　　采用交流变频大调速器对提升绞车进行驱动具有如下优势：
　　第一，控制精度高。通常普传变频器都采用磁通矢量控制，使得交流电机的调速性能与直流电机几乎相等，控制精度非常高。
　　第二，工作可靠性高。普传变频器采用的是电子器件，寿命长，且具有完善的保护功能，用于提升绞车控制时，其可靠性很高。
　　第三，基本无维护工作量，减低了维护人员的工作强度。
　　第四，调速范围宽广，属于无级调速，低速时稳定性好。
　　第五，节能。普传变频器属于转差功率不变型的调速方式，在整个调速过程中其节能方式表现为两个方面：
　　提升状态的节能当提升绞车处于向上提升状态时，电机工作于电动状态，由于提升绞车属于恒转矩负载，其转速降低多大比例节能就为多大比例。
　　下放状态当提升绞车处于下放状态时，此时电机工作于发电状态，将势能转化为电能。
　　三、乳化液泵站乳化液泵站主要为液压支架提供恒定的液体压力
　　平时液压支架基本不动，但乳化液泵仍长时工作，耗能巨大。如果采用变频驱动，采用压力传感器形成闭环恒压控制，当移动液压支架时，乳化液泵提高液体流量，维持变力不变；当不移动液压支架时，乳化液泵提供小流量液体维持压力不变，实现恒压控制。
　　四、结语
　　随着矿山建设的不断科技化，变频器将会应用的更广泛，将会起到更大的作用，所以对变频器的了解和学习，对我们矿山将来的更好建设和发展非常重要。