张村煤矿西风井主风机是矿井通风系统的命脉。 它由两台沉阳发动机研究所风机厂生产的AGF-606-2.442-1.2-2轴流风机和JR1510-8电机组成。 功率475kW，转速750r/min，电压6000V，启动方式为高开串联频敏电阻启动。 启动电流大，对电机冲击大。 主风机启动后，以工频模式运行，无法根据井下风量的变化调节风量。 电能浪费严重。 因此，2007年9月，西风井#1主风机进行了变频控制改造，并接入了一套北京康德新电科技有限公司生产的Diamond-HV-06/600高压变频器。系统的主电路。 ，控制1#主风机，并于2007年9月30日完成变频器调试，风机启动时实现平稳启动，变频器正式投入井下带载运行。
异步电动机变频调速原理
异步电动机的变频调速是通过改变定子电源频率来改变同步转速来实现调速的。 调速时，从高速到低速都能保持较小的滑差率，因此滑差功耗小，效率高。 高，是异步电机最合理的调速方法。
由公式n=6Of/p(1-s)（其中：n为电机转速；f为频率；P为电机极对数；s为转差率），可以看出如果均匀地改变电源频率f，就可以平滑地改变电机的同步转速。 异步电机变频调速具有调速范围宽、平滑度高、机械性能硬等优点。 目前，变频调速已成为异步电机最重要的调速方式，并在许多领域得到广泛应用。
变频调速具有以下显着优点：
1）“大马拉车”现象是设备设计余量造成的。 由于电机以固定速度旋转且无法调节，这样的操作自然是浪费的。 而变频调节则彻底解决了这个问题；
2）变频后因负载挡板或阀门调节而产生的大量节流损失不再存在；
3）某些工况下的负载需要经常调节，挡板调节线性太差，跟不上工况的变化速度，因此能耗很高，而变频
调节响应极快，与工况变化基本同步；
4）异步电机功率因数由变频前的0.85左右提高到变频后的0.95以上；
5）可实现零速启动，无启动冲击电流，从而减轻启动负荷，减少冲击和扭转振动；
6）高压变频器本身损耗很小，综合效率在97%以上。
设备选型及方案设计
2.1 设备选型
过去，电机变频控制采用高低变频的方式来调节速度。 变频器为低压变频器。 首先采用输入降压变压器将电网电压降低，然后采用低压变频器实现变频。 对于电机来说，有两种方法：一种是采用低压电机；一种是采用低压电机。 另一种方法是仍然使用原来的高压电机，需要在变频器和电机之间增加升压变压器，即高-低-高变频方法。 这是高压变频技术不成熟时的一项过渡技术。 该方法采用低压变频器，容量较小，对电网侧产生的谐波较大。 现在高压变频器技术已经成熟，经过研究，决定采用一次性解决方案，直接使用高压变频器对主风机进行变频控制改造。 经过多次性价比比较，最终选择了北京康德新电科技有限公司生产的一套Diamond-HV-06/600高压变频器。 首次应用于矿井西风井1#主风机。 待申请成熟后进行。 晋升。
2.1.1 Diamond-HV-06/600高压变频器技术参数
逆变器容量：600kVA；
适用电机功率：475千瓦；
输入频率：45～55 Hz；
额定输入电压：6kV±10%；
输入功率因数：0.95（>20%负载）；
变频器效率：额定负载下>0.96；
输出频率范围：0～60Hz；
输出频率分辨率：0.01Hz；
使用环境温度：-10~40°；
冷却方式：强制风冷。
2.1.2 高压逆变器性能特点
1）高压变频调速系统采用直接“高变高”变换形式，为单元串联多级拓扑结构。 主体结构由多组功率模块并联组成。 #p#分页标题#e#
2）变频装置控制采用LED键盘控制和人机界面控制两种控制方式。 两种方法是互为备份的。 这两种方法都可以从本地界面执行增加和减少负载、启动和停止机器等操作。 设备保存故障记录至少一年。
3）变频器可提供两种通讯功能：标准RS-485和带触摸屏处理器扩展的通讯接口。
4）在20%～100%调速范围内，在变频系统不加任何功率因数补偿的情况下，该机输入端功率因数达到0.95。
5）变频装置对输出电缆的长度没有任何要求。 变频装置保护电机免受共模电压和 dV/dt 应力的影响。
6）变频装置输出电流谐波不大于2%，符合IEEE 519 1992及我国供电部门对电压畸变率最严格的要求，高于国家标准GB14549- 93 谐波失真。 变频装置的输出波形不会引起电机谐振，转矩脉动小于0.1%。
7）变频装置反馈到电网的电流谐波不大于4%，符合IEEE 519 1992和我国供电部门对电压畸变率最严格的要求，高于要求对于谐波失真度国家标准GB14549-93。
8）变频装置对电网电压波动的适应能力强。 当电网电压在10%~+10%之间波动时，必须满载输出。 可承受30%电网压降并继续降额运行，可满足煤矿井下需要。 电压波动大的要求。
9）变频装置设有以下保护：过压、过流、欠压、缺相保护、短路保护、堵转保护、变频器过载、电机过载保护、半导体器件过热保护、瞬时停电保护等。 ，跳至输入侧6kV开关。 防护性能符合国家相关标准。 并提供故障、断电、停机等报警。
10）变频装置具有故障自诊断功能，对故障类型和故障部位提供中文指示，并现场显示，方便操作人员和维护人员识别和解决问题。 变频器设备监控环境温度。 当温度超过变频器允许的环境温度时，变频器发出报警。
11）系统可在有电子噪声、射频干扰和振动的环境下连续运行，并能满足国家电磁兼容标准。
2.2 主风机变频控制改造方案
2.2.1 高压变频器主电路接线
变频装置与主风机的连接方法如图1所示。DL为主风机6kV开关； K1、K2、K3为变频装置隔离刀闸，K3为工频刀闸，K1、K2为变频刀闸； 6kV电源经变频装置至高压变频装置输入刀闸K1。 装置的输出通过输出刀闸K2送至电机； 6kV电源也可通过旁路刀闸K3直接启动电机。 进出线刀闸（K1、K2）和旁路刀闸（K3）的作用是：一旦变频装置出现故障，可立即断开进出线刀闸，将变频装置隔离，旁路刀闸手动关闭。 启动工频电源下运行的电机。
2.2.2 工作方法
系统的工作模式由原来的主风扇系统改为使用两个风扇，一用一备。 现其中一台风机改为变频拖动方式，另一台风机系统维持原运行方式。 变频装置采用带工频切换的旁路柜，保证当变频装置出现故障时，切换运行直接进入工频运行模式。 切换速度快，完全可以满足10分钟内启动风机的要求，确保生产运行顺利。 做作的。 而且反向风力操作比以前更加简单可靠，完全可以满足10分钟内实现反向风力的要求。
变频器调速功能的实现
3.1 高压变频器调速原理
高压变频装置是交直流电压源式变频调速系统。 变频器输出的电流波形非常接近理想的正弦波形。 对电网有害的谐波分量较低，可以通过改变调制波的频率和幅度来调节。 逆变器输出电压的频率和幅度。
6kV高压逆变器的每相都是三个单元的叠加。 每台直流电压为1800V，每台最大输出交流电压为1275V。 整流和逆变功率单元的结构电路如图2所示。
通过二极管全桥整流、电容滤波、SPWM控制IGBT逆变输出，见图3。
叠加变频器输出频率、幅值可调的正弦波线电压，实现电机的变频调速控制。 二极管整流电路在整个工作范围内具有高功率因数。 由于直流母线滤波电容的存在，在逆变功率器件的开关周期内，负载所需的无功电流可以由滤波电容通过续流二极管瞬时提供。 ，所以一般不会反射到整流器的输入侧，从而产生较高的输入功率因数。 #p#分页标题#e#
3.2 高压变频器在风机高效区如何调节转速
现有条件下，风机厂家提供的风机运行转速范围为：①n732r/min； ③406转/分
风机转速可调范围较小，变频控制改造意义不大。 与风机厂家协商后，如果对风机进行一些小改动，增加2块前支撑板，则转速范围可扩大到：①n>580r/min； ②、n
为了保证风机运行的可靠性，首先保持#1风机风叶以原始角度（0°角）运行，变频器运行在工频状态。 运行一段时间后，变频器运行稳定可靠后，再增加2块风扇前支撑板，然后将风扇调整到大角度（5°或10°）即可运行。 变频器可以调节频率，降低运行频率。 可根据井下用风量实现风机变频控制运行，保持风机运行在高效区，提高风机运行效率。
应用
风机于2007年9月30日进行调试，调试过程中风机以0°角和5°角运行。 0°角时，风机仍工频运行，不调节风量。 功能，但电机实现零速启动，无启动冲击电流，从而减轻启动负荷，减少冲击扭振，减少对电网的冲击。 系统的功率因数提高，电网输入电流减小，线路上的功率损耗减少，风机的振动也减少。
当风机叶片角度调节至5°时，变频器进行调频，变频器频率降低至41.5Hz，满足井下风量要求。 表1为风机变频控制前的运行参数对比。
为了保证风机运行的可靠性，西风井1号风机的风叶保持在原始角度（0°角）运行，变频器运行在工频状态。 运行一段时间后，变频器运行稳定可靠后，再增加2块风扇前支撑板，然后将风扇调整到大角度（5°或10°）即可运行。 变频器可以调节频率，降低运行频率。 可根据井下用风量实现风机变频控制运行，保持风机运行在高效区，提高风机运行效率。
可见，风机实现变频运行后，风机的启动性能提高，风机振动减小，电机功率因数显着改善，风机效率显着提高，电机运行电流降低，并且功耗显着降低，达到节能效果。
采用变频调速可实现以下功能：①实现主风机平滑启动和无级变频调速，提高风机效率； ②根据井下需要调节风量，节省电能； ③ 实现风机工频和变频工作模式之间的快速切换
经济效益分析
高压变频器的节电率一般在30%左右。 西风井1#主风机风机年运行按180d计算（1#、2#风机切换运行）。 若每天24小时运行，一年可节省电能：475×30%×24×180=615600kW·h。
按每度电0.5元计算，每年节省的资金为：0.5×615600=307800元。
在潞安集团公司范围内，高压变频器成功应用于主风机尚属首次。 在我国煤炭行业，矿用通风机高压变频改造也并不多见。 实际应用表明，将高压变频器用于煤矿主风机系统改造，可取得良好的运行效果和经济效益。 通过在煤炭开采行业推广使用变频器进行改造，节能效果将非常可观。
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