变频节能技术探讨

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1变频节能技术的发展

变频技术主要是在市场对交流电机无级调速的应用需求上逐步发展起来的，该技术到20世纪70年代获得了较为突破性的发展，到了之后的80年代由于与之相关的各种算法逐步优化，先后有较多发达国家开始将利用该技术制成的商品投放于市场上，获得了顾客的肯定，使变频技术开始逐渐受到重视，正式登上了历史的舞台。伴随现阶段的控制理论及电子电力技术科技不断发展，变频技术取得了较大的优化发展空间，现在变频技术的相关功率器件方面已经实现了智能功率模块的发展，在变频技术的相关控制理论方面，变频技术的主要控制方式有了较大改进，同时变频技术的矢量控制、转矩控制及相关控制方式都得到了实际应用，伴随社会需求不断发展，先进的人工神经网络控制方法已经成为变频技术新的发展研究方向，借助这种控制方法可以实现高效率的调速系统集成，随着科技发展，变频技术的科技化发展程度也越来越高，它不仅可以实现基本的调速功能，同时还可以兼具通信、参数识别、编程等功能[1]。

2变频技术的工作原理及相关的作用

实际中的变频器其实就是一种利用电力半导体器件进行通断作用之后，进而将工频的电源转化为另一种频率的电能控制装置，变频器的主要组成部分比较复杂，涉及到的相关部件比较多，有整流、滤波、再次整流、制动及驱动单元、检测及微处理单元部件；变频器可以根据不同的形式用途进行分类，按照用途分主要有通用的变频器、高频变频器、三相变频器及单相变频器；按照工作中的所需电压不同可以分为高压或低压变频器；还有其他分类方式，在这就不做一一的赘述。在实际电机工作当中，电机不能因为较满的负荷或改变工况的情况下继续运行，除了满足基本的动力驱动以外，电机其余的力矩会增加对有功功率的消耗，这种情况下会造成对电能的浪费，变频器在这个时候就可以凸显出优势作用，变频器会结合机电的实际负载情况，通过改变电机的运行速度，实现调节电机的输出功率，以达到与实际负载情况相匹配的目的。通过这种方式可以有效节约能源，变频器的工作方式一般都采用交—直—交的工作方式，其电路组成一般是中间阶段的直流环节、整流环节、逆变环节及具体的控制阶段四个主要部分组成。

3变频节能技术在矿山设备中的应用

a)变频节能技术在相关采煤设备中的应用。以往的采煤机主要借助液压牵引，逐渐发展为采用交流电牵引，伴随着科技的日新月异发展，大规模的集成电路和相关的电子电力技术及实际应用中的变流控制技术的发展，这些技术都促进了变频技术在采煤机中设备应用的发展，现阶段采用的是IGBT逆变的变频器，完全可以将鼠笼型的电机启动时的转矩极为有效地提升到其额定转矩的2倍之上，这种采用全部数字方式的通用变频器在实际应用过程中具有极强的控制能力，即使不借助使用测速反馈，也可以确保鼠笼型的电机在实际使用过程中有快速的正反转能力及强硬的机械性能。因此，中国现阶段煤矿井下的采煤变频器件与以往传统的相比获得了较大的发展空间，现在的整个变频系统已经可以实现，由原来的一拖二发展为现在的一拖一的方式，现阶段采煤机采用的变频器带有回馈制动功能，即回馈电网的制动功能。简单介绍就是将直流母线电网上的二次再生电能有效回馈到交流电网的过程，在这一过程中如果想要实现直流回路与其电源之间的双向能量的传递，一般采用的有效办法之一就是有源逆变的技术，也就是说将二次再生的电能进行逆变为与整个电网一样频率一样相位的交流电，将其送回电网之中。方法二是整流器中的比较难以控制的二极管转换为容易控制的IGBT，在变频器正常工作范围内，整流器会结合实际起到相应的整流作用，当电流需要回馈制动时，相关整流器就会发出相关的信号进行控制，实现电流的回馈逆变功能，从而实现将电能有效输回电网之中。现阶段，中国大多采煤机采用的是四象限的变频器，该种变频器结构简单，易于操作控制，关键是可以实现对速度的随机调节优势[2]；b)变频节能技术在提升机上的应用。结合实际用途，矿井中的提升机主要分为直流拖动提升机及交流拖动提升机，比较而言直流性的拖动提升机在调速性能上优越于交流性能的拖动提升机，在操作使用过程中更容易实现自动化操作，它主要应用于大容量的煤矿。但是该种直流性的提升机由于维护、操作工序也比较复杂，相关制造费用远远高出交流性的拖动机，所以针对这种实际问题，致使直流性的拖动提升机适合用在相对比较合适的环境下，实际煤矿生产中更多的是采用交流性的拖动提升机。结合资料分析，直流性的拖动提升机在煤矿生产中所占不及10%，煤矿相关技术人员都希望能够全面提升交流拖动提升机的使用性能，从而代替直流拖动提升机的应用。但是结合实际发展，电力控制技术并没有获得较大的发展突破，导致矿山提升机大多采用的是设备较为陈旧的转子串电阻的调速功能，并且这种调速设备是能耗相对较高的调速控制，随着科技发展，电力电子技术不断发展，促使变频技术发展越来越成熟，借助变频技术可以较好地实现对交流拖动提升机的调速系统进行研究更新。切实提高其实际应用性，截止到现阶段，中国多数矿业生产公司已经在实际应用中完成了借助变频节能的相关技术在交流拖动提升机上的有效应用；c)变频节能技术在矿山设备上应用的其他附加优势。变频节能技术可以有效减少设备运行与维护的相关费用，结合实际，采用变频调节节能技术之后，通过调节电机的设备运转速度，可以实现节能措施，相应的降低生产设备的风机及电机的运转速度，尽可能减少主设备与其它辅助设备的磨损，从而延长设备的使用年限。对实际运行中的变频器维护只需要进行不停机的除尘处理就可以实现，关键是不用停止生产，所以采用变频技术之后可以尽可能减少机械之间的磨损量，机械设备修检维护费用大大降低。各种机械设备的使用年限将会延长，安装变频调控节能技术设备后，机电启动的过程中可以实施软启动功能，这种情况下的机器启动电流对机电不会造成任何伤害冲击。同时机电设备在运行过程中可以实现平稳、低耗能运行，可以延长机电设备的使用年限，实现对机电设备的完善保护。

4结语

随着社会迅速发展，社会发展过程中的能源问题日益突出，在这种问题背景下，世界上越来越多的国家开始采用多种手段、借助多种方式以实现最大限度上的节能减排，并提倡人们低碳生活的方式，以尽可能解决日益枯竭的能源问题，在这种大环境下，矿山开采生产设备中也应该采用较为节能的技术方式，结合现阶段，中国大多采用的变频节能技术，并且伴随着科学技术发展，该种技术已经日益成熟，使该种技术已经广泛应用于其他机械、电力等行业。变频控制节能技术是一项先进的技术手段，将其利用在矿山设备中，不仅可以满足正常的生产加工运行，还可以进一步实现对机器设备的保护，使整个企业逐步改变以往传统的高能耗生产方式，切实实现企业节能生产，可以有效降低企业的生产成本，提升企业的经济效益，因此该技术的广泛推广应用有极为重要的现实意义。

参考文献：

［1］张继国.浅议变频节能技术在矿山设备中的应用情况和前景［J］.山东工业技术，2014(4)：45.

［2］伦杰慧，张立君，孙宏亮.试论煤矿机电设备中变频节能技术的应用［J］.黑龙江科技信息，2013(7)：217.

作者:张伟 单位:山西煤炭进出口集团左云草垛沟煤业有限公司