永贵能源开发有限责任公司新田煤矿贵州毕节551500
摘要：变频技术已经在各个行业广泛应用，特别是为煤矿机电工程的发展提供了强有力的技术支撑。通过变频技术实际应用可知，使用变频技术不仅可以提高机电设备的工作效率，还能达到节能环保的目的。文章对变频技术的工作原理进行了简要概述，重点阐述了变频技术在煤矿机电工程中的应用情况，对变频技术的发展给予了展望。
关键词：煤矿；机电工程；变频技术
变频技术以其高功率因数、高效能以及其优良实用性，被越来越多的矿产企业所认同，目前变频技术虽然在矿山机电设备中的使用越来越广泛，近些年来，随着我国科学技术水平的快速发展，变频控制技术作为先进的科学技术手段正被广泛应用于我国煤矿机电设备之上，并取得了骄人的成绩。可以说变频控制技术的应用，不仅在很大程度上提高了我国煤矿企业的生产、加工效率，降低了煤矿企业的生产成本，还进一步做到了煤矿机电设备的节能环保，加强了煤矿企业的市场竞争能力。因此，在当前的情况下，加强对煤矿机电设备变频技术应用问题的研究，具有非常重大的现实意义。
1.现代煤矿机电交流变频调速技术
交流变频是当前广泛应用在煤矿机电的调速技术，根据控制方式可分成以下几种类型：
1.1开关恒压比控制
控制方式具有结构简易、成本低等优势，但系统性能较差，且控制曲线受负载影响，转矩利用率及响应速度等方面均相对较差。
1.2电压空间矢量控制
此种变频控制技术将三相波形生成的效果作为控制前提，根据电机气隙的圆形旋转磁场轨迹，生成三相波形图，按照图形内切的方式，并引入频率补偿实现操控操作。虽然此种变频调控技术精度较高、性能稳定，但因电力环节多，无转矩调节，使其系统性能没有实现有效改善。
1.3矢量控制
矢量控制变频控制技术是使交流通过坐标变换的形式等效转换为直流，模拟直流控制策略，得出控制力，再经坐标转换实现控制[1]。因坐标变换主要是通过如磁动势等电流空间矢量实现的，因此基于此种技术的变频系统又称为矢量控制系统。这种控制方式能够在零转速的情况下实现调速，即使在低速的情况下，也可保持运行，调速范围大，能够根据转矩实现控制，且系统响应迅速，加速特性好。但此种变频技术的控制性能受电动机参数的影响。
1.4直接转矩控制
DTC变频技术无需进行电动机模型解耦，而是直接对电动机转矩进行控制，这种方式有效改善了矢量控制技术的缺陷，是此领域的一个突破。DTC变频技术是直接在定子坐标中进行交流机数学模型分析，以此对磁链与转矩进行控制，无需矢量控制过程中的复杂运算与坐标转换，其结构更加简单，效率得到大幅提升。
2.变频技术在煤矿生产中的重要性与发展
2.1煤矿生产中变频技术应用的重要性
我国各地区的煤矿资源经过多年的开采已经越来越少，对于煤矿企业来说，只有提高机电设备的节能效率和降低向空气中排放的污染物才能在激烈的市场中保持长久的发展，这也是煤矿企业综合实力的标准，随着多数企业在机电设备中应用变频技术，不仅实现了节能环保的目的，还提高企业的市场竞争力，为企业健康稳定的发展奠定了基础。目前，在煤矿开采的过程中，通常机电设备的用电量占总用电量的70%以上，自从使用变频技术，大大节省了电能，通过发挥变频技术节能优势，对煤矿企业的生产发展具有重要的意义。而且在选择变频器的时候，要对变频器的安全性、简易性和可控性等方面进行综合考察，从而选择高效节能的变频设备。
2.2变频技术的发展形式
在高科技和电子信息技术应用的基础上，我国在变频技术的研究上取得一系列的成果，完善了变频技术的理论，同时在实际应用上也有了很大的发展。其中变频技术控制方式的改进，智能控制模块的应用和其他功能的拓展都在各个领域广泛应用，主要是在节能环保方面取得了很好的效果，目前，很多煤矿企业在机械设备应用的过程中采用变频技术，从而有效的控制机械设备的运转，进一步推动了变频技术在其他领域的应用[2]。在变频技术的应用的过程中，通过利用网路技术和自动化控制使得变频技术的集成化程度不断提高，既能在机电设备上实现基本的调速功能，同时结合计算机网络技术实现机电设备的编程和识别等功能。
3.变频技术在煤矿机电设备中的应用分析
随着煤矿企业广泛应用变频技术，使得变频技术的价值性更高，并且在机电设备的操作过程中，变频技术的操作更加智能化，并且通过计算机网络能够实现对设备的远程控制。
3.1变频技术在提升机中的有效应用
通常矿井提升机都是在复杂和繁重的运行条件下工作的，由于工作条件的繁杂，对提升机的设备性能的要求也在不断提高。一般工作时，提升机的调速任务非常繁重，要不断的启动和关闭，容易导致机电设备发生故障，随着机电设备故障的提高，大大减少了机电设备的使用周期，而自从在提升机中应用变频技术，对提升机起到了重要的保护作用。提高了机电设备的工作效率，在提升机中应用变频技术不仅能有效的提高提升机的运行能力，减少机电设备调速导致的电阻损坏。而且通过使用变频设备的内部软件也可以有效的提高提升机的运行能力，降低提升机发生故障的频率，从而减少机电设备的损害。最重要的是在提升机中应用变频技术可以高效的达到节能环保的目的。通过变频技术在实际应用中可以了解，变频技术也在不断的改进和完善，很多新的技术设备具有很好的兼容性，例如，提升机专用变频器和风光提升机变频器等，满足了煤矿企业对机电设备性能的需求，同时在煤矿企业机电和生产过程中被广泛使用。
3.2变频技术在皮带机中的有效应用
在煤矿企业生产过程中，皮带机的功率相对较大，其工作原理是利用电机转动来带动皮带运转，最后将皮带上的矿料沿皮带运输到目的地。皮带机在运转的过程需要足够大的电流，并且通过轮毂与皮带之间的摩擦力来实现运转[3]。此外，液力耦合器在工作的过程中会产生大量的热能，加速机器内部油温的升高，不仅加快了机械老化的速度，还给机器设备埋下了安全隐患。通过在皮带机中使用变频技术，提高了机器在启停和运行过程中的安全性和稳定性，达到了皮带机软启动的效果。而且通过使用变频技术大大提高了能量的利用率，根据统计数据显示，使用变频技术能将能源的利用率达到90%以上，有效的提高了能源的使用效率，不仅实现了节能环保，还减少企业的成本支出，提高了煤矿企业的经济效益。
3.3变频技术在通风机中的有效应用
在煤矿开采作业中，通风机中具有十分重要的作用。通常被称为煤矿开采工程的呼吸系统。在煤矿井下作业的过程中，通风机运转时间较长，要保持通风系统的一直运转。因此，随着煤矿企业开采作业中的开采深度的增加，通风机需要的功率也要不断增加。所以，对通风机的技能要求也在不断增加，而且通风机在启动的过程中存在很大的问题，其中电流过大容易导致机电设备损害，对电网设备产生摩擦和损耗，在通风机中应用变频技术，不仅能对风机运转实现有效的控制，最重要的是能实现节能环保，达到通风机软启动的效果，进一步延长通风机的使用周期。
4.总结
基于直接转矩控制的采煤机变频调速技术无需将交流电等效转换为直流，从而避免了很多矢量旋转变换过程中的复杂计算，也无需模拟直流电控制及解耦等操作，并简化交流数学模型，从而使系统结构大幅度精简，实现快速的动态响应。在煤矿生产中的运用，不仅能够提升产量，同时还能确保煤矿生产的安全性，值得大力推广使用。
参考文献：
[1]何超.交流变频调速技术.北京：北京航空航天出版社，2014，12（2）：18-19.
[2]孙锦全.变频器与PLC应用技术基本功.北京：人民邮电出版社，2016，17（9）：125-136.
[3]李国成.可编程控制应用基础.北京：科学出版社，2015，11（2）：326-395.