变频技术离不开半导体功率器件，主要通过半导体器件来转换、控制以及优化电能，在西方发达国家已得到广泛应用。随着我国科技的进步，变频技术也得到了相应的发展。利用变频技术，一方面可以对设备进行无极调速，使调速更平稳顺畅，能更好地满足生产需求；另一方面是能够取得十分显著的节能效果，对我国的可持续发展有着极为重要的意义。
1矿井提升设备传统电控系统中存在的问题
1.1处理故障时间长
一个完整的电控系统需要很多电气元器件连接组成，且这些连接通常都比较复杂，元器件间的连接线可高达几百根，无法对每个接点的通断进行实时监视，在系统出现故障后，处理故障主要依靠的是维护人员的工作经验，不但效率低，而且往往需要花费很长的时间。
1.2经济性较差
在提升机启动阶段与加速运行阶段，电机调速主要借助的是转子串电阻，这种调速方式属于转差功率消耗型调速，电阻发热会造成很多能量的损耗；提升机减速与停车时，电机的调速也是通过转子串电阻进行的，同时还需加以机械制动，这样会造成能量的大量浪费，此外大功率接触器长期运作也会消耗很多电能。
1.3稳定性较低
随着电机转速的降低，其特性也会逐渐变软，当负载转矩发生波动后，则会引起较大的转速变化，导致运行不稳定，这种运行不稳定现象主要发生在电机低速运行阶段。
1.4控制精度低
电机转子串电阻进行调速时具有一定的等级性，在实际运行中切换不同速度段时会出现速度跳跃的现象，采用这种调速方式进行设备电控，很难准确定位。电机转子串电阻调速原理如图1所示。
1.5工作可靠性差
由于这种调速方式需要将很多电阻串接于电机转子侧，当实施分段调速时，通常会采用短接上一级电阻的方式进行，在实际作业中会借助接触器实施，若遇到电流过大时，很容易造成接触器的触点相粘、不能正常切换、超速等事故。
1.6不易维护
由于这种电控系统分段切换电阻借助的是大功率接触器，而且需要使用十几个接触器，使得电控系统的整体结构庞大且复杂，对整定参数来说会比较困难且系统故障率高，这便需要做大量的维护工作；二次控制回路在进行连接时需要使用较多的线缆，这些线缆在长期高负荷工作条件下，极易出现过热粘连现象，一旦出现粘连则会引发严重事故。据不完全统计，就所有提升机故障来看，约有60%的故障是因电控设备引起的，因此必须重点维护提升机接触器。
2交流变频调速器作为电控的优点
2.1调速范围较宽
变频调速器的调速具有无极性，特别是低速运行时稳定性较强，且在调速时几乎不会冲击钢丝绳，可有效提高钢丝绳的实际使用寿命。
2.2节能性显著
变频器的调速方式为转差功率不变型，就整个调速过程而言，其节能主要集中在：提升机提升过程中的节能与提升机下放状态时的节能。对于提升状态的节能主要是在绞车进行向上提升时，电动状态是电机的主要工作状态，提升绞车为一种恒转矩负载，电机转速的降低有多大，就会有多大比例的电能节约。对于提升机下放状态的节能，在提升绞车进行下放作业时，这时电机的实际工作状态为发电状态，这样就会向电能转化，若此时提升系统使用的变频器是能量回馈型的，变频器就会向电网回馈电能，进而达到系统节能的目的。
2.3可压缩电控室空间
这主要是由于在应用变频器后，无需再使用换相器、磁力站、金属电阻和控制屏等传统电控设备，这样可有效压缩电控设备体积，缩减空间占用量。
2.4控制精度高
一般变频器的控制主要借助的是磁通矢量，这样交流电机的实际调速性能会与直流电机相近，会大幅提高控制精度，满足自动化控制的控制需求。
2.5可靠性强
电子器件是变频器控制主要使用的部件，这些部件具有完善的保护功能，且寿命长，在控制提升绞车的过程中，具有很高的可靠性。
2.6维护工作量小
维护人员几乎不用维护，可大幅降低相关维护人员的实际工作强度。
3变频控制的节能效果
（1）在煤矿系统中引入能量回馈变频器后，绞车就可进行软启动或软停止，这样就不会冲击系统，绞车钢丝绳的实际使用寿命会大幅延长。就节能状况而言，在应用能量回馈变频器后，启动或停止绞车以及绞车自身下滑，节电效果都非常显著，具体节能效果是由负载实际大小与运行时间的长短决定。对于提升机变频调速的改造可通过下列两种方案：两象限变频器能耗制动和四象限能量回馈变频器。在实际生产中具体选用哪种方案来对提升机的变频调速系统进行改造，应视提升机设备而定。在改造经常处于正力状态的双绞筒提升机时，应尽量选用两象限变频器，这样可实现15%～20%的节电率，在改造单绞筒提升机或提升状态经常是负力状态的提升机时，应尽量选用能量回馈变频器，这样可达到30%～35%的节电率。
（2）在启动绞车电机时，若运行是在工频状态下，绞车的主要运行方式是满负载运行，转子串电阻中要想实现平滑启动，启动时就必须采用大电流，此时在转子回路中串入的电阻也会损耗大量电能，若使用能量回馈变频器作为绞车电控，由于要从0Hz开始启动，可有效避免电能消耗。
（3）在停运绞车电机时，工频运行控制停车的主要方式是把电阻串入转子回路，并将这部分能量消耗掉，在采用能量回馈变频器后，在停运绞车电机过程中，电机状态为发电状态，可把这部分能量向电网回馈，从而实现节能目的。
（4）在煤矿系统中引入能量回馈变频器后，绞车就可进行软启动或软停止，这样就不会冲击系统，绞车钢丝绳的实际使用寿命会大幅延长。就节能状况而言，在应用能量回馈变频器后，启动或停止绞车以及绞车自身下滑，节电效果都非常显著，具体节能效果是由负载实际大小与运行时间的长短决定。
结语
变频调速技术利用改变被控对象的电源频率，成功实现交流电动机大范围的无级平滑调速，在运行过程中能随时根据负载情况使电动机始终处于最佳运行状态，在整个调速范围内均有很高的效率，节能效果明显。随着变频调速技术的不断发展与成熟，变频器己经被广泛应用于煤矿生产各个环节的设备上。因此，采用矿用提升机专用变频器对矿井提升机原有控制系统进行改造，将成为必然趋势。
参考文献：
[1]朱焕立，刘许亮.变频调速电控系统在煤矿提升机自动化控制中的应用[J].煤矿机械，2014，03：173-174.
[2]吴仲强，星跃明，张寿安.变频调速技术在煤矿提升机中的应用[J].科技传播，2012，23：140-141.
[3]冯舒，席艳瑶，张居仁.变频调速在煤矿提升运输系统的应用[J].科技致富向导，2012，08：277.
论文作者:亓祥海
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
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