摘要：目前常用优化母排结构参数、改变栅极驱动电阻、设计吸收电路等方法抑制因杂散电感引起的矿用变频器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)尖峰电压,但现有研究未揭示各方法之间的协调统一关系及协调优化准则。针对该问题,以BPJ5−630−1140型矿用四象限变频器为研究对象,在分析杂散电感对IGBT电−热性能影响的基础上,提出了IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法:①分析母排结构参数、栅极驱动电阻对IGBT尖峰电压和功率损耗的影响,结果表明,随着交流母排长度增大、宽度减小,IGBT尖峰电压和功率损耗均增大;随着栅极驱动电阻增大,IGBT尖峰电压减小,功率损耗增大。②设计二极管钳位式吸收电路,通过试验验证了该电路可降低IGBT尖峰电压和功率损耗。③考虑到交流母排宽度对IGBT布局和散热性能无影响,选择栅极驱动电阻和交流母排长度为决策变量,采用BP神经网络−带精英策略的非支配排序遗传算法(BP−NSGAⅡ)实现IGBT尖峰电压、最高结温及散热器表面最高温度的多目标极值寻优。试验结果表明:在散热器表面最高温度为55~65℃、IGBT最高结温为74~80℃时,IGBT尖峰电压最小值为1861 V,相应的栅极驱动电阻为5Ω,交流母排长度为300 mm、宽度为200 mm;优化后BPJ5−630−1140型变频器IGBT尖峰电压为1856 V,较优化前的2856 V降低了35%,有效抑制了IGBT尖峰电压,提高了矿用变频器运行可靠性。

摘要：矿用变频器空间密闭,运行过程中内部功率器件自身会产生大量热量,易产生热退化和热失效现象。现有研究主要是针对矿用变频器某类功率器件或散热器进行单独分析,未考虑它们相互之间的热交换作用,且现有研究与矿用变频器运行状态的结合不够紧密,导致生热和传热过程与实际情况偏差较大,降低了散热性能分析的准确度和全面性。针对上述问题,以630 kW/1140 V四象限矿用变频器为研究对象,基于一体化模型对矿用变频器散热性能进行分析。建立了考虑等效电阻的矿用变频器主电路拓扑模型,分析母排与电缆、充/放电电阻、吸收电阻、IGBT模块、输出电抗器的电气特性并计算功率损耗。采用强制水冷+风冷+自然冷却方式对矿用变频器的散热系统进行优化设计。将IGBT模块、吸收电阻置于水冷散热器的基板上,配置风机加速输出电抗器的热交换效率,其他功率器件则自然散热。基于一体化模型对矿用变频器内部温度场特性、对流换热特性进行数值模拟分析,并搭建矿用变频器加载试验平台验证基于一体化模型的温度场仿真的正确性及散热设计的有效性。结果表明:①在内部功率器件的传导、对流及辐射换热作用下,隔爆外壳的温度高于环境温度,最低为36℃,且后基板的温度高于其他隔爆面,最高可达70℃。矿用变频器内部组件均未超过80℃,远低于相关标准规定值,具有良好的散热性能。IGBT模块的温度最高,机心母排组件的温度次之,直流滤波电容组件的温度最低。②充电过程中功率器件产生了较大的损耗,但由于充电时间极短,该损耗不会引起温度的剧烈变化,功率器件的瞬时温度最高不超过59℃;放电电阻的瞬时温度最高可达267℃,100℃以上的作用时间为200 s,梯形铝壳电阻的耐高温冲击能力可满足该应用场景,且未形成热应力循环,不会产生热击穿、热失效现象。③各功率器件在2~3 h后温度逐渐趋于稳定,各标定测温点的实验与仿真结果在整体趋势上保持较好的一致性。

摘要：本文设计了一种基于德州仪器公司电流模式控制器TL2844B的多路输出单端反激式开关电源。该电源用于660V160kW矿用变频器,采用DC-DC变换方式,具有5路输出,通过稳定性良好的双环路反馈控制初级回路震荡脉冲占空比,以适应直流输入电压在较大范围内变化。介绍了TL2844的工作原理及外围电路、电压反馈和电流反馈及保护电路、高频变压器设计、初级回路MOSFET选型、输入输出滤波电路,旨在改善输出直流电源电能质量。

摘要：针对传统人工均压防灭火方式存在功耗大、准确度和自动化程度低、实时性差的问题,设计了一种均压防灭火自动变频调控系统,详细阐述了系统的组成、运行方式与控制方法、逻辑实现过程。该系统采用多层采空区流场局部动态风压平衡理论,根据回采工作面与上部相邻采空区的压差,采用自动变频调控局部通风机的方法改变回采工作面压力,达到工作面与周围环境均压的目的,实现了多层采空区相互连通回采工作面的均压防灭火的自动控制。

摘要：矿用变频器与电动机通过长线电缆连接,脉宽调制(PWM)脉冲在传输过程中存在电压反射现象,从而引起电动机端产生尖峰电压,严重影响变频驱动系统的运行可靠性。目前,矿用隔爆变频器一般采用串联输出电抗器的方式来抑制尖峰电压,但抑制效果有限;而采用RC滤波装置和LRC滤波装置抑制尖峰电压的方法主要针对380,660 V变频器,不能满足煤矿井下1140 V变频器对尖峰电压的抑制要求。针对长线电缆远距离传输引起的尖峰现象,分析了实际应用中电动机负载、PWM上升时间及电缆长度对尖峰电压的影响:长线电缆终端反射系数对电动机负载的变化不敏感,在滤波参数的设计过程中可忽略电动机负载的影响;PWM上升时间越长,电缆长度越短,则电动机端尖峰电压越小。根据上述分析,结合电缆长度和装置功率损耗,提出了一种适用于煤矿井下1140 V变频器的LRC滤波装置设计方案,在PWM脉冲信号传入长线电缆之前,利用该LRC滤波装置延长PWM上升时间,达到抑制尖峰电压和高du/dt的目的。仿真和试验结果验证了该滤波装置的有效性。

摘要：设计了一种用于挖掘机状态监测系统中的基于GPRS的无线数据交换系统,介绍了系统原理和设计方案,并详细阐述了监测终端的硬件设计和系统的软件设计。硬件系统采用AVR单片机作为数据传输的控制中心,GPRS模块采用内置的TCP/IP传输协议,既保证了数据传输的实时性和可靠性,而且经济实用。

摘要：针对采用晶闸管元器件作为主控元件的交-交变频器在煤矿中应用存在换流困难、输出频率低等问题,提出了一种类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器的设计方案。该方案采用单个IGBT作为交-交变频器的主控元件,采用变频/变压复合调速方案,同时增加了同步控制方式,从而减少了逆变元件的工作时间,降低了器件的发热功耗。类似脉冲阻塞式斩波交-交变频器对于煤矿设备的重载启动具有重要意义,但由于该变频器在煤矿尚无使用先例,因此需对其进行进一步的探索和研究。

摘要：本文介绍了基于变频调速技术的矿井局扇风机控制系统的设计,该系统根据均压通风原理,通过传感器测量巷道进出风速、进风风门内外压差、一氧化碳浓等物理量,进行PID运算,调节变频器输出频率从而调节风机转速,实现风压和风量的动态平衡控制,在满足工作面正常通风的前提下,最大程度地减小采空区的漏风量,从而达到防灭火的目的。同时系统具有一氧化碳报警功能,当工作面发生起火现象时能够及时报警并采取相应的通风策略,减小或避免煤矿井下发生火险的可能性。