关键词：变频调速技术；电铲设备；应用
1引言
随着我国经济的快速发展，社会对于能源的需求量不断增加，而且在我国目前的能源结构调整中，煤炭仍然是目前对主要的能源形式，且在相当长的时间内会一直占据我国能源结构中的主要地位。随着煤矿开采深度以及难度的增加，加之目前煤矿开采技术的进步，许多新的技术和设备被应用于煤矿开采中，其推动了煤矿企业中的信息化建设以及自动化与智能化设备的推广和应用，不仅提高了煤矿开采作业的效率和安全，而且节能了开采过程中的能源消耗，起到了较好的节能作用。在煤矿开采作业中电铲是进行煤炭和矿岩装载的重要机电设备，在其中应用变频调速技术可以起到良好的节能效果。
2变频调速技术概述
根据交流电动机的输出频率和转速的关系可知，通过对交流电机输入电源频率的改变，就可以对电机的转速进行控制，从而可以实现变频调速的目的，二者的关系如公式2.1所示。
公式2.1中N为电动机的输出转速；为电源频率；为转差率；为极对数。由此可以看出，对于固定的电动机来说，其极对数和转差率是固定不变的，所以可以看作是电动机的输出转速与电源频率成正比例关系，所以可以通过变频器对电动机的电源频率进行控制，以实现对电动机转速的控制。目前变频调速技术已深入我们生活的每个角落，交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展，MCU的处理能力愈加强大，处理速度不断提升，变频调速系统完全有能力处理复杂的任务，实现复杂的观测、控制算法，传动性能也因此达到前所未有的高度。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。
3变频调速技术在电铲设备中的使用现状
3.1可控硅整流回馈单元、公共直流母线变频调速系统
可控硅整流回馈单元、公共直流母线变频调速系统采用以GTO为功率元件的三相桥式全控整流电路，将三相交流电转变成直流电，经电容滤波稳压后经直流母线提供给逆变器，逆变器采用以IGBT为功率元件的三相电压型逆变电路，通过控制电路触发角的大小来获得频率可调的三相交流电来实现交流电机调速，同时电机在制动工作状态时，通过可控硅回馈单元将制动能量回馈给电网，其系统简图如图3.1所示。该调速系统主要应用于美国比塞洛斯（B-E）公司生产的395BI电铲和我国太原重工股份有限公司生产的WK-10B电铲。
该调速系统具有如下特点：变频调速性能卓越；制动能量通过回馈单元回馈给电网，节能；为降低逆变失败电流，需在逆变桥回路串联电阻器。
3.2AFE整流回馈单元、公共直流母线变频调速系统
AFE整流回馈单元、公共直流母线变频调速系统工作原理：三相交流电源首先经由滤波电抗器、滤波电阻和滤波电容组成的滤波电路滤波后给整流单元供电，整流单元采用以IGBT为功率元件的三相桥式全控整流电路，整流单元将三相交流电转变成直流电，经电容滤波稳压后经直流母线提供为逆变器，逆变器采用以IGBT为功率元件的三相电压型逆变电路，通过控制电路触发角的大小来获得频率可调的三相交流电来实现交流电机调速，同时电机在制动工作状态时通过AFE整流回馈单元将制动能量回馈给电网，其系统简图如图3.2所示。该调速系统主要应用于美国比塞洛斯（B-E）公司生产的495电铲和我国太原重工股份有限公司生产的WK-20电铲、WK-35电铲、WK-55电铲。
该调速系统具有如下特点：系统变频调速性能卓越。系统允许的电网电压波动范围大（+10%，-30%）。系统功率因素可调整且可达1。系统没有谐波分量，对电网无污染。系统无逆变失败，系统运行可靠。系统能量可回馈、节能。系统代表目前最先进的变频调速技术。
电铲电气调速系统发展趋势系统：整流/回馈单元和逆变器功率模块均采用模块化结构（将缓冲电容、IGBT模块、层压母线、触发电路等封装后进行固定）。系统具有故障论断及监测功能，实现了运行状态的显示、录波并储存、电能计量等辅助功能，并增加了随机维修站，可随时查看故障信息。。
4改善变频调速技术在电铲设备中的应用策略
4.1建立和完善变频调速技术在电铲设备中应用的相关制度
为了确保变频调速技术在电铲设备中的顺利推广和应用，首先需要进行相关制度的建立，从国家政策层面提供有利的优惠政策支持，加大变频调速技术在节能方面的宣传力度，提高相关部门人员及企业决策者对变频调速技术的重视，且要重视对变频调速技术应用推广人员的培训和教育，发挥技术人员的创造力和技术水平，使之采用最佳的改造方案将变频调速技术应用于本企业的电铲设备中，不断提高企业的经济效益。
4.2提高变频调速技术的应用水平
在企业重视变频调速技术并且不断提高技术人员相关技术水平的同时，基于变频调速技术的工作原理，以及本企业中所应用的电铲设备的实际情况和需求，将变频调速技术转化为实际应用，投入到实际的操作之中。通过试点和试验，不断对技术改造的方案进行优化，尽量降低改造过程中的成本投入，通过不断的实践来提高变频调速技术的实际应用价值，提高经济与社会效益，起到科技改变实际生产的社会影响。
5结语
变频调速技术在电铲设备中的应用，不仅可以提高其工作效率以及运行安全性，而且可以降低人工劳动强度，起到良好的节能效果，为满足目前我国对机电设备提出节能减排的要求提供了有力的技术支持。但是在目前变频调速技术在电铲设备中的实际应用中存在出多问题，需要建立和完善变频调速技术在电铲设备中应用的相关制度、提高变频调速技术的应用水平、加大变频调速技术的推广力度，发挥变频调速技术在电铲设备中的重要作用，并推动此技术的推广。
参考文献：
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[2]于德君.变频调速技术在矿用大功率电铲中的应用与发展[J].科技创新与应用,2012(11):29-30.