陳恒， 張莉娜， 李赟恒

（西安煤礦機(jī)械有限公司，西安 710032）

1 引言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲透，變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過去的滑差調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，在很多場合中都被作為首選的傳動(dòng)方案?，F(xiàn)代變頻器基本上都采用16位或32位單片機(jī)作為核心，從而實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，其主要特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好的控制特性。采用變頻器控制的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，具有節(jié)能效果顯著、調(diào)節(jié)控制方便、維護(hù)簡單、可網(wǎng)絡(luò)化集中、遠(yuǎn)程控制、可與PLC組成自動(dòng)控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。在采煤機(jī)中，變頻器主要核心控制部分有主板、驅(qū)動(dòng)板、壓敏板等，其中驅(qū)動(dòng)板故障長久以來居高不下，本文結(jié)合我公司采煤機(jī)上使用的變頻器損壞情況，分析改進(jìn)采煤機(jī)用變頻器驅(qū)動(dòng)板問題。

2 采煤機(jī)用變頻器故障統(tǒng)計(jì)及分析

我公司采煤機(jī)所用變頻器在使用過程中發(fā)生的故障，在整個(gè)采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障中所占比率比較高，因此我們針對(duì)變頻器的各種器件損壞情況進(jìn)行了跟蹤統(tǒng)計(jì)，表1、圖1是近兩年公司采煤機(jī)所用變頻器損壞情況統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)，我公司從2011年1月至2012年12月變頻器各類損壞故障中，驅(qū)動(dòng)板損壞65次，占總損壞次數(shù)的45.77%；IGBT模塊損壞18次，占總損壞次數(shù)的12.68%；主板和電容各損壞12次，分別占總損壞次數(shù)的8.45%；壓敏板損壞10次，占總損壞次數(shù)的7.04%；整流模塊和電抗各損壞8次，分別占總損壞次數(shù)的5.63%；接觸器損壞7次，占總損壞次數(shù)的4.93%；其他器件損壞2次，占總損壞次數(shù)的1.41%。

表1 2011年1月至2012年12月變頻器器件損壞統(tǒng)計(jì)表

圖1 2011年1月至2012年12月變頻器件損壞比率圖

可以看出，驅(qū)動(dòng)板的損壞次數(shù)占據(jù)首位，近乎占到變頻器故障損壞的一半。經(jīng)分析，變頻器驅(qū)動(dòng)板損壞主要是逆變模塊短路故障驅(qū)動(dòng)板被電弧損壞、進(jìn)線側(cè)放炮、驅(qū)動(dòng)板上電源損壞等造成的。市場現(xiàn)有可用于采煤機(jī)上的變頻器均是用在靜止的設(shè)備上，沒有考慮設(shè)備的振動(dòng)因素，所以驅(qū)動(dòng)板被設(shè)計(jì)得比較大，把每個(gè)逆變模塊的驅(qū)動(dòng)單元、脈寬調(diào)制部分和驅(qū)動(dòng)板使用的直流穩(wěn)壓電源都集成在一塊電路板上，無論是驅(qū)動(dòng)板上的電源故障或哪個(gè)驅(qū)動(dòng)單元局部出現(xiàn)問題都得更換整個(gè)驅(qū)動(dòng)板，故障率高、造成損失和維修費(fèi)用大。

3 采煤機(jī)用變頻器驅(qū)動(dòng)板改進(jìn)

國內(nèi)采煤機(jī)生產(chǎn)廠家目前使用的變頻器，二象限和四象限變頻器的驅(qū)動(dòng)板都是由穩(wěn)壓電源部分、脈寬調(diào)制部分、驅(qū)動(dòng)單元部分三部分集成一體，國內(nèi)采煤機(jī)用變頻器的驅(qū)動(dòng)板結(jié)構(gòu)見圖2。將上述穩(wěn)壓電源部分、脈寬調(diào)制部分、驅(qū)動(dòng)單元部分三個(gè)單元分別制作成獨(dú)立的電路板，驅(qū)動(dòng)板的故障率會(huì)大幅度下降，也會(huì)大大降低變頻器的維修成本。例如：JOY、EICKHOFF采煤機(jī)用變頻器是專門委托變頻器生產(chǎn)廠家根據(jù)煤礦的特殊條件而開發(fā)的，驅(qū)動(dòng)單元固定在每個(gè)逆變模塊上，獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元做的體積比較小，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元上有兩個(gè)對(duì)稱觸發(fā)單元，同時(shí)變頻器上的穩(wěn)壓電源部分和脈寬調(diào)制部分也均是獨(dú)立的，使得變頻器驅(qū)動(dòng)單元部分的故障率很低，遠(yuǎn)低于變頻器上穩(wěn)壓電源部分。

圖2 國內(nèi)采煤機(jī)用變頻器的驅(qū)動(dòng)板結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

此種改進(jìn)形式的變頻器，已在山西大同礦務(wù)局、潞安礦務(wù)局等下屬煤礦投入使用，使用效果良好。通過實(shí)際使用，變頻器驅(qū)動(dòng)板質(zhì)量穩(wěn)定性大大提高，變頻器維修費(fèi)用也得到了控制，同時(shí)也對(duì)國內(nèi)采煤機(jī)用變頻器的改進(jìn)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］王建華.電氣工程師手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］變頻器固件手冊(cè)［Z］.北京：北京ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，2010.