大功率三电平防爆变频器散热分析及计算

针对大功率三电平防爆变频器工作时产生的大量损耗会导致温升,从而影响变频器性能的问题,分析了常见的电力电子器件散热方式的原理及优缺点,指出热管结合强制冷风的散热方式较适用于对煤矿井下大功率三电平防爆变频器进行散热;对采用热管散热方式的大功率防爆变频器的IGBT、二极管、快速恢复二极管等主要功率器件的损耗和温升进行了分析,得出了功率器件的温升计算公式。实验结果表明,根据功率器件温升公式计算所得结果的误差在工程允许范围内,证明该公式具有一定的可行性和准确性。     

浅谈矿用变频器发展趋势

分析了矿用变频器存在的主要问题:研发投入不足,价值挖掘不充分,对电网的污染严重及使用维护相对困难;从矿用变频器防爆技术、变频驱动技术和应用技术等方面阐述了矿用变频器的发展趋势:隔爆兼本质安全型仍是未来矿用变频器的主流防爆型式,矿用变频器的防爆工作将主要围绕壳体优化设计、壳体内部环境控制、散热技术革新等方面展开;矿用变频器未来研究的重点是中高压大功率变频器及新技术、新器件的应用,以及变频器的清洁利用与节能应用。     

防爆变频器水冷散热系统研究

根据井下大功率防爆变频器的特点,设计了防爆变频器水冷散热系统。该系统采用防爆壳体内部散热风机冷却+外部循环水系统冷却的散热方式,可将水箱中水温控制在某一范围内,保证变频器的进水温度,从而降低变频器腔内的发热量。测试结果验证了该系统的有效性。     

基于多电平技术的防爆高压变频器的研究与应用

针对在含甲烷、煤尘等爆炸性气体环境的煤矿井下的高压电气设备如何安全供电的问题,基于多电平技术理论、防爆理论,设计了一款防爆高压变频器,最终将其成功应用于带式输送机。此外,还给出了带式输送机用高压变频调速技术的解决方案。     

1140 V/200 kW矿用变频器结构设计分析

为保障变频器的持续稳定运行,矿用变频器通常设置在隔爆壳体中,再加上井下环境温度较高、空气不流通,导致矿用变频器在应用中经常出现温度过高等故障。因此,本文介绍了一种适用于煤矿井下环境的1140V/200kW矿用变频器结构设计,可解决矿用变频器散热问题,保障变频器的持续稳定运行,具有一定的现实意义。矿用变频器结构设计主要包括IGBT模块、吸收电容、直流母线电容选择、整流器、散热器等内容。为验证矿用变频器散热系统是否满足井下生产中的散热需求,采用仿真分析方法,从水冷散热器温度场、水冷散热器流体场、流固热耦合3个角度开展变频器散热系统仿真分析,进而根据仿真分析结果确认矿用变频器散热器性能的影响因素,指出对应的改进措施。     

矿用隔爆兼本质安全型交流变频器、调速装置

<正>BPJ系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频器、ZJT系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速装置由天地(常州)自动化股份有限公司研制推出,是针对煤矿井下防爆电动机的新一代矿用变频调速产品。该产品采用先进的电力电子技术、热管散热技术实现煤矿井下电动机的重载启动、功率平衡、变频调速、方向控制、软启软停、能量回馈等功能,可消除机械及电气冲击,延长设备使用寿命,达到节能降耗的效果。     

煤矿救灾机器人防爆技术研究

介绍了煤矿救灾机器人防爆技术的概况,阐述了煤矿救灾机器人防爆技术的国内外研究现状及应用情况,指出煤矿救灾机器人防爆技术已取得一定进展,尤其在防爆电动机、防爆外壳及动力电源等方面,但防爆材料应用技术、能源动力技术、本安控制技术、故障诊断与容错控制技术等仍存在问题,需要在加工材料轻便化、动力电源高效化、防爆技术本安化、控制系统智能化等方面不断完善,从而确保煤矿救灾机器人各个构件的防爆技术更加成熟。     

煤矿计算机控制系统的抗恶劣环境设计

论述了我国第一台煤矿井下机器人计算机控制系统的抗恶劣环境设计。通过对计算机控制系统的可靠性、防爆、散热、抗震、防潮及安装加固等设计，系统经受了煤矿井下恶劣环境的考验，确保机器人在试验过程中可靠地工作。     

煤矿井下防爆视频监控系统的设计

介绍了煤矿井下防爆视频监控系统的发展,分析了目前煤矿井下防爆视频监控系统存在的问题,设计了一种煤矿井下防爆视频监控系统。该系统综合了计算机技术、IP视频技术、视频数据的压缩及解压处理技术、互联网应用技术,实现了基于TCP/IP的点对点、点对多点、多点对多点等远程视频实时编码组播(广播)和监控、远程控制摄像机和云台的功能,提高了煤矿井下视频监控的效率。     

基于模型预测控制的防爆变频器低损耗控制

针对传统矢量控制方法难以对防爆变频器进行主动式热量管理的问题,提出一种基于模型预测控制的防爆变频器低损耗控制方法。建立了防爆变频器热损耗模型,对功率器件导通损耗和开关损耗进行推导分析,指出低损耗控制的关键是降低开关频率;基于模型预测控制系统框架,设计了适用于防爆变频器低损耗控制需求的高精度预测模型,进而基于考虑损耗特征的价值函数完成滚动优化计算;基于1 140V/2MW防爆变频测试样机对所提方法进行实验分析与验证,结果表明:该方法可实现约束条件下防爆变频器多目标优化问题,合理配置多个优化目标权值系数,在满足防爆变频器动稳态性能要求的情况下,有效降低系统整体损耗。     

煤矿用防爆柴油机冷却风扇液压驱动系统研究

防爆柴油机是煤炭开采设备使用的主要动力源。当前防爆柴油机冷却系统风扇主要采用传统曲轴定转动比驱动,无法完全适应煤矿井下复杂的工作条件,造成风扇功耗大,冷却效果差,空间布置受限等问题。本文研究了防爆柴油机冷却系统结构,提出了采用液压驱动方式,分别对冷却系统中的不同组成进行独立控制的解决方案,从而改善了系统过热、过冷情况。将风扇与防爆柴油机分开布置,使得系统设计更加灵活,可以适应更多的应用场合。     

功率平衡技术在煤矿多机联动系统中的应用

介绍了功率平衡技术应用于多机联动系统中的工作原理,并给出了功率平衡技术在煤矿胶带运输系统中的应用情况。实践表明,在煤矿胶带运输系统中应用功率平衡技术可使主、从电动机电流随负载的波动而同步变化,有效降低了变频器因功率不平衡而导致的故障停车率。     

基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统

针对某基于RFID技术的防爆胶轮车运输监控系统建设投入高、维护量大等问题,提出了一种基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统,介绍了系统总体架构及通信终端的设计方案。该系统只需为防爆胶轮车配备通信终端,即可借助矿井现有的3G通信网络实时监测防爆胶轮车运行工况。测试结果验证了该系统的可靠性和稳定性。该系统已在某煤矿连续6个月无故障运行。     

煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱的本安设计

针对煤矿井下采掘设备防爆兼本安型电气控制箱内本安电路与非本安电路并存、非本安电路的能量可能会窜入本安电路而影响本安电路防爆及本安性能的问题,从结构设计和电气隔离两方面介绍了煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱的本安设计方法,给出了电气间隙、爬电距离、绝缘及耐压、接线端子、本安布线、电源变压器、本安隔离栅印制板等结构布置方法以及RS485通信隔离电路、模拟量隔离电路、压频变换电路、电阻信号隔离电路、开关量隔离电路、继电器隔离电路等电气隔离措施。应用表明,采用该方法设计的煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱安全可靠,维护简便,能够满足煤矿井下的防爆要求。     

基于VMD的井下变频系统漏电保护误动研究

针对变频器使用给煤矿井下漏电保护带来的误动问题,提出了一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）的煤矿井下变频系统漏电保护新方法。利用VMD分解算法对馈电线路零序电流进行分解，得到数个固有模态分量，计算各个模态分量的能量比重，选择最佳模态分量作为特征分量，比较特征分量能量比重，区分正常情况下由变频器产生的零序电流和故障下零序电流，即筛选出故障零序电流。通过Matlab仿真实验分析可知，该方法能够有效解决变频器带来的漏电保护误动问题。     

类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器在煤矿井下的应用研究

针对采用晶闸管元器件作为主控元件的交-交变频器在煤矿中应用存在换流困难、输出频率低等问题,提出了一种类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器的设计方案。该方案采用单个IGBT作为交-交变频器的主控元件,采用变频/变压复合调速方案,同时增加了同步控制方式,从而减少了逆变元件的工作时间,降低了器件的发热功耗。类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器对于煤矿设备的重载启动具有重要意义,但由于该变频器在煤矿尚无使用先例,因此需对其进行进一步的探索和研究。     

振动监测分析仪在煤矿机电设备故障诊断中的应用

针对传统振动监测仪在煤矿应用中存在着整机体积大、功耗高、现场安装复杂及离线诊断等问题,设计了一种在线的矿用本安型智能振动监测分析仪,介绍了该分析仪的工作原理,重点阐述了分析仪在煤矿通风机现场的使用情况。该分析仪利用包络解调技术与故障定量识别技术提取故障特征频率并对其进行量化标定,实现轴承在线监测与定量诊断。实际应用表明,该分析仪满足了煤矿大型机电设备运行状态与在线诊断的实时性和精确性要求,具有广泛的推广价值。     

基于DSP与ARM的煤矿设备振动监测系统设计

针对煤矿设备振动监测中常用的采集卡与工控机方案成本高、体积大、灵活性差的问题,介绍了一种以TMS320C6713B DSP和LPC2468 ARM双CPU为核心,结合高速AD转换芯片、双口RAM等硬件组成的煤矿设备振动监测系统的设计方案。该系统利用DSP对采集的大容量振动数据进行频谱和包络谱分析处理,采用ARM实现参数设置、数据存储与传输等功能。试验结果表明,该系统的振动测试误差小于5%,且满足煤矿设备振动监测的实时性要求。     

基于隔爆兼本安型PLC的带式输送机预警系统

针对常规煤矿带式输送机故障保护系统可靠性较差、缺乏直观有效的预警信号等问题,提出了一种煤矿井下带式输送机预警系统的设计方案。该系统采用隔爆兼本安型PLC及工业现场总线技术,实现了多级带式输送机的联动控制、故障监测、文字语音预警等功能。应用结果表明,该系统运行稳定,可靠性强,提高了带式输送机的故障预警及事故处理效率。