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摘要：近年来，国内煤炭矿行业发展较为迅速，对煤矿开采效率的要求正逐年提升，由此对煤矿设备的改进和提高的要求也日益增大，为了有效的提升煤矿运輸机的运行效率，变频调控技术被广泛应用于设备中，同时提升了设备的稳定性和安全性。
关键词：变频调速；煤矿；运输系统
调速的控制方式
1.1 u/f控制方式
压频比标量控制方式是变频器使用之初的基本控制方式，通过适当控制定子每相电动势和电动机交流频率来维持固定气隙磁通。可分为两类，恒磁通变频调速低于基频时，为保持稳定的电机气隙主磁通，控制方式可通过保持定子相电压与交流电源频率比值近似，是恒转矩调速方式，可通过适当修正来消除电机定子电阻和漏电抗压降带来的影响。在弱磁通变频调速超过基频时就会受到额定电压的影响，主磁通会随着额频率的增加而减少，也会出现转矩减小，这种方式近似于恒功率调速。电源的电压和频率可通过变频装置来进行调整，达到VVVF控制。
1.2转差频率控制
异步电机的转速n也可以随着转差率s的改变而改变。转差频率控制在电动机中的应用，其输出是根据检测转速下的频率和转差频率而设定的，控制了电机的电流和转矩。在此方式下，可进行电流控制，同时控制电流和转差频率能获得较高的稳定性，在急剧速度和负荷变化下又有较好的承受能力，通过速度反馈环节能实现转速的高精度控制。控制环节中，变频器频率指令和一步电子定子端电压指令是来自放大器输出的转差频率指令和电流指令。从这个环节往后，有着与u/f控制方式一样的线路结构。该方式通常为闭环控制，一般情况下为单机运行，来保证输出特性恒定，可得到大转矩。这种控制方式中，转子差频变化体现了负荷变化，在急速和符合的急剧变化下能保持稳定，提升了控制精度，类似于u/f控制方式，表现为非线性机械性，动态转矩会影响其性能。
1.3 矢量控制
空间矢量控制是第二代变频器的主要控制方式，以滞留电动机控制方式为参考，将电子电流空间矢量分解为励磁分量和电流分量，励磁分量产生磁通，电流分量与此垂直产生转矩。相对于前两种控制方式，矢量控制有更快的响应、更高的起动力矩、更宽的调速范围，精度能达到0.01%，同时也更完善，原理如图1。矢量控制变频器SVPWM是实现高精度调速的关键部件。矢量调节和矢量控制的根本是实现对电机多变量的相位和大小的控制，消除内在耦合，以此来提升动态性能，但需要复杂的控制回路，也对应更高的成本。
2矿用输送机及其变频调速的特点
2.1矿用输送机的特点
恒速负载是矿用输送机输送的特点，对于处在异样低速扭矩过程中的输送机而言，其速度丝毫不会发生变化。输送机通过接近零电源、零功率及负电源运行，其可以实现输送的长度为几十公里及输送机的显著优势是低速运行、长时间运行。由于变频驱动系统中的矢量控制具备高速性、低速长时间运行的特点及可以对之前需要的速度目标进行反馈，从而能够自动监控和控制扭矩。
2.2矿用输送机及其变频调速的特点
a）变频调速技术能够实现多电机软启动和驱动平衡。在体现变频器软启动优势的基础上，统一电机与输送机中的软启动，在进行驱动时，通过功率实现对软件的平衡调节，输送机多台变频器具备十分可靠的输出功率。在启动过程中较为平滑，不存在较大的冲击影响；
b）根据矿用输送机的电机及其设计能够明确的是，电机的现状常常是慢速度与电压，但是负载十分小，一直到同满载接近的情况下才可以使效率与功率理想化。而矿用输送机中应用变频调速技术，可以实现0.9的功率因数及可以减少电机和减速器中应用的液力耦合器，并且实现高于液力耦合器5%～10%的传递效率。
3变频调速技术在煤矿运输系统中的具体应用
煤矿运输系统是一个很复杂的机械系统，如果煤矿运输系统在重载高速的状况下启动制动功能，将导致煤矿运输系统的传送带产生很大的动态张力，这不仅将导致传送带的皮带滑动，且也将加剧传送带与驱动滚筒间的磨损，使皮带与轴之间的粘性系数大幅降低，这将大大地影响煤矿运输系统的工作。此外，因产生较大的动态张力，将导致整个传送带出现附加位移，这将严重威胁到工作人员的生命安全。运输机的工作过程大致可分为以下三个阶段：初级阶段、起动阶段及运输阶段。在初级阶段，输送带需从静止状态转变为动态，因此，在传送带起动的一瞬间，传送带原本承受的静阻力将转变为动阻力，而由于阻力的增大，使输送带的初始张力不断增大，使整个传送带出现一定的震动。而在起动阶段，由于传送带皮带表面的张力在不断增加，使传送带在驱动滚筒的切入点能返回运输。运输阶段是煤矿运输系统中耗费时间最长的一个阶段。在运输阶段中，运输机往往因交流电机的缘故而处于一个不稳定的状态。在输送带出发时，输送带皮带表面往往会产生整个过程中最大的动态张力，在这种张力的作用下，将导致输送带产生粘弹性变形，同时，由于输送带在起动前后各个部分的静阻力值有一定的差距，因此，导致输送带在起动后各个部分静阻力在向动阻力转变的过程中的差值也各不相同，从而导致输送带将产生冲击。冲击力造成的张力峰值不仅与输送带的长度、运行阻力有关，且还与输送带的力学性质有关。而变频调速技术能很好地解决这一问题，通过在煤矿运输系统中装入变频驱动装置来改变驱动装置的机械特性，从而使输送带输入电流能平稳变化，这将消除输送带皮带表面的张力峰值，使输送带不会轻易出现皮带滑动现象。输送带在工作时除了受静张力作用之外，皮带表面还会因速度变化而出现附加动张力，这将对输送带工作的稳定性造成一定的影响，甚至会损坏电机其他部分，从而导致输送带无法正常工作。而在电机运转过程中加入变频调速技术的话，将可改变电机启动转速特性。变频调速装置可通过改变供电电压的频率大小而改变电机转速。工作人员可事先设定好时间范围，使电机转速能从零逐渐增大到运行速度，避免出现突然增速的状况，这不仅将避免输送带出现剧烈振动，而且也将减少运输机电机的能耗。此外，变频调速技术还可自动调整速度，使电机能根据运输机上煤炭的重量来调节所需速度，从而保证输送带在运输过程中保持匀速。目前，中国许多煤矿企业开始使用变频调速技术，从企业的反馈中可知，在煤矿运输系统中加入变频调速装置，不仅大大减少运输机系统发生概率的几率，而且也保证运输机多电机在驱动过程中的功率保持平衡。
4结语
在煤矿运输机中使用变频调速技术之后，运输体系的综合安全性和效率均得到了有效提升，同时设备的耗能状况也明显得以改善，不仅提高了设备运行效率，还降低了设备运行成本。实践证明，变频调速技术具有较高的应用价值，今后各相关研究单位应积极进行技术改进工作，同时应用部门也应正确对其进行应用，如此才能最大程度上发挥其应用价值。
参考文献：
[1]王刚.变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].机械管理开发，2016，31（09）：89-90+140.
[2]翟弘毅，路林吉.变频调速技术的原理及应用[J].电子测试，2016（05）：112+111.
[3]蔺鑫龙.变频调速系统在煤矿高强皮带中的设计应用[J].江西煤炭科技，2016（02）：122-124.
[4]朱军.变频调速技术在矿山中的广泛应用[J].电子技术与软件工程，2016（11）：122-123.
[5]李剑峰.变频调速技术在煤矿立井提升机的应用[J].变频器世界，2016（07）：86-90.
关键词：变频调速；煤矿；运输系统
调速的控制方式
1.1 u/f控制方式
压频比标量控制方式是变频器使用之初的基本控制方式，通过适当控制定子每相电动势和电动机交流频率来维持固定气隙磁通。可分为两类，恒磁通变频调速低于基频时，为保持稳定的电机气隙主磁通，控制方式可通过保持定子相电压与交流电源频率比值近似，是恒转矩调速方式，可通过适当修正来消除电机定子电阻和漏电抗压降带来的影响。在弱磁通变频调速超过基频时就会受到额定电压的影响，主磁通会随着额频率的增加而减少，也会出现转矩减小，这种方式近似于恒功率调速。电源的电压和频率可通过变频装置来进行调整，达到VVVF控制。
1.2转差频率控制
异步电机的转速n也可以随着转差率s的改变而改变。转差频率控制在电动机中的应用，其输出是根据检测转速下的频率和转差频率而设定的，控制了电机的电流和转矩。在此方式下，可进行电流控制，同时控制电流和转差频率能获得较高的稳定性，在急剧速度和负荷变化下又有较好的承受能力，通过速度反馈环节能实现转速的高精度控制。控制环节中，变频器频率指令和一步电子定子端电压指令是来自放大器输出的转差频率指令和电流指令。从这个环节往后，有着与u/f控制方式一样的线路结构。该方式通常为闭环控制，一般情况下为单机运行，来保证输出特性恒定，可得到大转矩。这种控制方式中，转子差频变化体现了负荷变化，在急速和符合的急剧变化下能保持稳定，提升了控制精度，类似于u/f控制方式，表现为非线性机械性，动态转矩会影响其性能。
1.3 矢量控制
空间矢量控制是第二代变频器的主要控制方式，以滞留电动机控制方式为参考，将电子电流空间矢量分解为励磁分量和电流分量，励磁分量产生磁通，电流分量与此垂直产生转矩。相对于前两种控制方式，矢量控制有更快的响应、更高的起动力矩、更宽的调速范围，精度能达到0.01%，同时也更完善，原理如图1。矢量控制变频器SVPWM是实现高精度调速的关键部件。矢量调节和矢量控制的根本是实现对电机多变量的相位和大小的控制，消除内在耦合，以此来提升动态性能，但需要复杂的控制回路，也对应更高的成本。
2矿用输送机及其变频调速的特点
2.1矿用输送机的特点
恒速负载是矿用输送机输送的特点，对于处在异样低速扭矩过程中的输送机而言，其速度丝毫不会发生变化。输送机通过接近零电源、零功率及负电源运行，其可以实现输送的长度为几十公里及输送机的显著优势是低速运行、长时间运行。由于变频驱动系统中的矢量控制具备高速性、低速长时间运行的特点及可以对之前需要的速度目标进行反馈，从而能够自动监控和控制扭矩。
2.2矿用输送机及其变频调速的特点
a）变频调速技术能够实现多电机软启动和驱动平衡。在体现变频器软启动优势的基础上，统一电机与输送机中的软启动，在进行驱动时，通过功率实现对软件的平衡调节，输送机多台变频器具备十分可靠的输出功率。在启动过程中较为平滑，不存在较大的冲击影响；
b）根据矿用输送机的电机及其设计能够明确的是，电机的现状常常是慢速度与电压，但是负载十分小，一直到同满载接近的情况下才可以使效率与功率理想化。而矿用输送机中应用变频调速技术，可以实现0.9的功率因数及可以减少电机和减速器中应用的液力耦合器，并且实现高于液力耦合器5%～10%的传递效率。
3变频调速技术在煤矿运输系统中的具体应用
煤矿运输系统是一个很复杂的机械系统，如果煤矿运输系统在重载高速的状况下启动制动功能，将导致煤矿运输系统的传送带产生很大的动态张力，这不仅将导致传送带的皮带滑动，且也将加剧传送带与驱动滚筒间的磨损，使皮带与轴之间的粘性系数大幅降低，这将大大地影响煤矿运输系统的工作。此外，因产生较大的动态张力，将导致整个传送带出现附加位移，这将严重威胁到工作人员的生命安全。运输机的工作过程大致可分为以下三个阶段：初级阶段、起动阶段及运输阶段。在初级阶段，输送带需从静止状态转变为动态，因此，在传送带起动的一瞬间，传送带原本承受的静阻力将转变为动阻力，而由于阻力的增大，使输送带的初始张力不断增大，使整个传送带出现一定的震动。而在起动阶段，由于传送带皮带表面的张力在不断增加，使传送带在驱动滚筒的切入点能返回运输。运输阶段是煤矿运输系统中耗费时间最长的一个阶段。在运输阶段中，运输机往往因交流电机的缘故而处于一个不稳定的状态。在输送带出发时，输送带皮带表面往往会产生整个过程中最大的动态张力，在这种张力的作用下，将导致输送带产生粘弹性变形，同时，由于输送带在起动前后各个部分的静阻力值有一定的差距，因此，导致输送带在起动后各个部分静阻力在向动阻力转变的过程中的差值也各不相同，从而导致输送带将产生冲击。冲击力造成的张力峰值不仅与输送带的长度、运行阻力有关，且还与输送带的力学性质有关。而变频调速技术能很好地解决这一问题，通过在煤矿运输系统中装入变频驱动装置来改变驱动装置的机械特性，从而使输送带输入电流能平稳变化，这将消除输送带皮带表面的张力峰值，使输送带不会轻易出现皮带滑动现象。输送带在工作时除了受静张力作用之外，皮带表面还会因速度变化而出现附加动张力，这将对输送带工作的稳定性造成一定的影响，甚至会损坏电机其他部分，从而导致输送带无法正常工作。而在电机运转过程中加入变频调速技术的话，将可改变电机启动转速特性。变频调速装置可通过改变供电电压的频率大小而改变电机转速。工作人员可事先设定好时间范围，使电机转速能从零逐渐增大到运行速度，避免出现突然增速的状况，这不仅将避免输送带出现剧烈振动，而且也将减少运输机电机的能耗。此外，变频调速技术还可自动调整速度，使电机能根据运输机上煤炭的重量来调节所需速度，从而保证输送带在运输过程中保持匀速。目前，中国许多煤矿企业开始使用变频调速技术，从企业的反馈中可知，在煤矿运输系统中加入变频调速装置，不仅大大减少运输机系统发生概率的几率，而且也保证运输机多电机在驱动过程中的功率保持平衡。
4结语
在煤矿运输机中使用变频调速技术之后，运输体系的综合安全性和效率均得到了有效提升，同时设备的耗能状况也明显得以改善，不仅提高了设备运行效率，还降低了设备运行成本。实践证明，变频调速技术具有较高的应用价值，今后各相关研究单位应积极进行技术改进工作，同时应用部门也应正确对其进行应用，如此才能最大程度上发挥其应用价值。
参考文献：
[1]王刚.变频调速技术在煤矿电机中的应用研究[J].机械管理开发，2016，31（09）：89-90+140.
[2]翟弘毅，路林吉.变频调速技术的原理及应用[J].电子测试，2016（05）：112+111.
[3]蔺鑫龙.变频调速系统在煤矿高强皮带中的设计应用[J].江西煤炭科技，2016（02）：122-124.
[4]朱军.变频调速技术在矿山中的广泛应用[J].电子技术与软件工程，2016（11）：122-123.
[5]李剑峰.变频调速技术在煤矿立井提升机的应用[J].变频器世界，2016（07）：86-90.