摘要：采矿企业，尤其是煤矿企业生产巷道的通风系统，对企业生产安全至关重要。据不完全统计，在安全事故中，因通风问题导致的事故占30%以上，所以通风系统对于矿业企业的安全必须高度重视。而变频调速技术优点多多，譬如高效、节能、稳定性好等，变频调速技术适合于矿业类企业，尤其适合煤矿工作环境。本文主要是在介绍一种新型三电平H桥级联高压变频器技术的原理和特点，进而阐述其应用以及发展前景。
关键词：三电平；H桥级联；高压变频器；通风机
Discussion on the Application of Three-level H-bridge Cascaded High Voltage Inverter in Ventilators of Mining Enterprises
Absrtact：Ventilation system of production roadway in mining enterprises，especially in coal mine enterprises，is very important to production safety of enterprises.According to incomplete statistics，in the safety accidents，the accidents caused by ventilation problems account for more than 30%，so the ventilation system must attach great importance to the safety of mining enterprises.Frequency conversion technology has many advantages，such as high efficiency，energy saving and good stability.Frequency conversion technology is suitable for mining enterprises，especially for coal mine working environment.This paper mainly introduces the principle and characteristics of a new three-level H-bridge cascaded high voltage converter technology，and then elaborates its application and development prospects.
Key words：three-level，H-bridge cascade，high-voltage converter，fan
1概述
随着电力电子技术、微电子技术、现代控制理论的发展，交流变频调速技术性能稳定性、优越性得到质的飞跃，变频器在国民工业领域上得到了广泛的应用。近几年来，我国工业的发展步伐不断加快，在此发展形势下，越来越多的企业意识到应用变频器的重要性与必要性，发现了变频器的应用优势，使之应用范围越发广泛。特别是在煤矿风机调速的过程中，加大了对于变频调速器的应用需求，此调速器的应用过程中体现了调速精度高、节能效果显著以及调速便捷等诸多优势，现阶段已成为矿井通风机调速节能的常用途径。煤矿风机功率相对较大，大多均会采用10kV以及6kV伏高压三电平多级串联变频器方式。以山西水磨湾煤业有限责任公司矿产开采为例进行分析，该公司所运用的电动机为YBF560M1-8型号三相异步电动机，而所运用的变频器则为HVD1000三电平电平术，变频过程中具有运行可靠、安全等优势，兼具结构简单以及谐波小等特点。笔者首先针对HVD1000电平术进行相应分析。
2、浅析HVD1000变频器技术
2.1变频器主回路结构
HVD1000紧凑型闭门器的应用过程中，更多的选择三电平单元混联技术，其运作过程中体现了交、直、交以及高、高的变频运行特点，所有功率单元均可将其分为均等的三组，确保三组为串联的形式。电网高压电压通过移相变压器，将其有效隔离，最终输出为低电压，进而供应高质量的电力能源。工地人员内部如若通过12脉不控整流，那么此时功率单元逆变输出则为单相交流电压，输出电平数为25个电平。图一为HVD1000型变频器系统结构图。
图一
2.2变频器功率单元
三电平H桥及联变频器内部结构采用两个三相全桥整流桥串联模式，并使得每个功率单元的输入整流器均为等同状态，而后，还要确保两组三相交流电源均可经过整流桥，产生12脉波电压，从而获取三电平H桥逆变电路所需的零母线、正线以及负线。图二为一个功率单元结构图。
图二
2.3变频器控制器
采用 结构，引入了32位数字信号处理器，将其作为核心技术。图三为控制器架构：
图三
2.4移相変圧器
三电平H桥级变频器整流所运用的为多重化整流技术，所以，可有效利用移相变压器，发挥其应用优势，将其作为整流变压器，实现整流变压器与同名端线电压之间存在某个相位移，移相变压器的应用过程中将会二次测分为多绕组形式，每种绕组都运用沿边三角形移向，在此过程中，还要将变频器输入侧的每一项提供对应的三项一项绕组，移相角度分别为25、15、5、-5、-15、-25度，每组意向组的角度差应控制在10度以内。不仅如此，还应当控制系统网侧电压总谐波畸变率，应小于3.6%，而电流谐波总畸变率也需有效把控，应小于4%。
3 现场应用情况
以山西水磨湾煤业有限责任公司矿产开采为例，经分析后可知，此矿产公司共引进HVD1000变频器两套，并在2016年中旬投运成功，大大提高了煤矿开采效率，同时由于企业的运营增添了动力源泉。值得一提的是，在HVD1000变频器的应用过程中，风门处于打开状态，其运行频率为25Hz，符合煤矿开采需求，同时操作也相对便捷，整体运行过程较为平稳，具有一定的节能性。与传统全压运行模式相对比，将节能40%。这一变频器的应用，可使风机在低速运行的状态下完成及工作任务，不仅缩减了运行周期，同时也延长了风机寿命，噪声污染有所减轻，也减少了工作量。
4结束语
在水磨湾煤业有限责任公司矿产开采环节HVD1000型高压变频器的应用优势得以体现，主要表现在以下几个方面：系统结构简单，性能稳定、节能效果明显。简而言之，此变频器也可以广泛的应用到电力、冶金、石化、水泥、矿山等高压电机驱动的行业。
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论文作者:盛超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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