陳恒， 張莉娜， 李赟恒

（西安煤礦機械有限公司，西安 710032）

1 引言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著電力電子技術、微電子技術及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，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方案?，F(xiàn)代變頻器基本上都采用16位或32位單片機作為核心，從而實現(xiàn)了全數(shù)字化控制，其主要特點是具有高效率的驅(qū)動性能和良好的控制特性。采用變頻器控制的電動機系統(tǒng)，具有節(jié)能效果顯著、調(diào)節(jié)控制方便、維護簡單、可網(wǎng)絡化集中、遠程控制、可與PLC組成自動控制系統(tǒng)等優(yōu)點。在采煤機中，變頻器主要核心控制部分有主板、驅(qū)動板、壓敏板等，其中驅(qū)動板故障長久以來居高不下，本文結(jié)合我公司采煤機上使用的變頻器損壞情況，分析改進采煤機用變頻器驅(qū)動板問題。

2 采煤機用變頻器故障統(tǒng)計及分析

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

根據(jù)以上統(tǒng)計，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)動板損壞主要是逆變模塊短路故障驅(qū)動板被電弧損壞、進線側(cè)放炮、驅(qū)動板上電源損壞等造成的。市場現(xiàn)有可用于采煤機上的變頻器均是用在靜止的設備上，沒有考慮設備的振動因素，所以驅(qū)動板被設計得比較大，把每個逆變模塊的驅(qū)動單元、脈寬調(diào)制部分和驅(qū)動板使用的直流穩(wěn)壓電源都集成在一塊電路板上，無論是驅(qū)動板上的電源故障或哪個驅(qū)動單元局部出現(xiàn)問題都得更換整個驅(qū)動板，故障率高、造成損失和維修費用大。

3 采煤機用變頻器驅(qū)動板改進

國內(nèi)采煤機生產(chǎn)廠家目前使用的變頻器，二象限和四象限變頻器的驅(qū)動板都是由穩(wěn)壓電源部分、脈寬調(diào)制部分、驅(qū)動單元部分三部分集成一體，國內(nèi)采煤機用變頻器的驅(qū)動板結(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)動單元部分三個單元分別制作成獨立的電路板，驅(qū)動板的故障率會大幅度下降，也會大大降低變頻器的維修成本。例如：JOY、EICKHOFF采煤機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)動單元固定在每個逆變模塊上，獨立的驅(qū)動單元做的體積比較小，每個驅(qū)動單元上有兩個對稱觸發(fā)單元，同時變頻器上的穩(wěn)壓電源部分和脈寬調(diào)制部分也均是獨立的，使得變頻器驅(qū)動單元部分的故障率很低，遠低于變頻器上穩(wěn)壓電源部分。

圖2 國內(nèi)采煤機用變頻器的驅(qū)動板結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

此種改進形式的變頻器，已在山西大同礦務局、潞安礦務局等下屬煤礦投入使用，使用效果良好。通過實際使用，變頻器驅(qū)動板質(zhì)量穩(wěn)定性大大提高，變頻器維修費用也得到了控制，同時也對國內(nèi)采煤機用變頻器的改進工作奠定了堅實的基礎。

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

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