采煤机变频调速节能控制技术探讨
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立 的 集 成 系 统 ， 是 采 煤 机 主 控 系 统 中 的 一 个 非
更好 、过载能力 义。
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ● 电力电子
采 煤 机 变 频 调 速 节 能 控 制 技术 探 讨
文／ 姚 正 伟
对 电动机 的控制模式主 要包括 Ｕ／ ｆ 恒 定控制、
行工 况 。
转差率控制、矢量控制 、非线性 自适应控制等
诸多控制方式 。由于连续采煤机其作业空间相 对 较为狭 小， 且可能存在行走路面不平等 问题 ，
制。
要变频调速控制系统动态跟踪转速调节指令 ， 以完成采煤机高空频繁加、减速，机头偏左 、
偏 右 ，甚 至 转 弯 等 控 制 需 求 ， 即 ： 对 变 频 调 速
控制系统的调速进度要求不太高 ，而对转矩和 【关键 词 】采 煤 机
节 能控 制
矢量 变 频 器
转 速控制性能要求非常高，且在控制系统使用 变 频调 速 过程 中不能发生过流、过压保护等不利情况 。 综合比较变频器各控制方式的优缺点后，认为 矢 量控制变频器的低频转矩、快速动态响应特 性 、以及 较大启动转矩，比较适合与连续采煤
重要的技术支撑 。
引控制性能要求较高 ，也是 电牵 引连续采煤机
３ 结 束 语
由于作 业环 境存在 地 质条件 复杂 、空 间 小等特 点， 采煤机调速系统经常出现频繁启动 、 制动和加 减速等运行状 态，同时还要适应负荷 变化 的上下坡和 颠簸等情况 ，这就要求采煤机 电动机 需要具有较大 的启动转矩和较强的负荷
载需求的 电压和频率 ，确 保整 个电机 拖动系统 高效节能 的运行 ，也就 是说对 于不同负载特性 的 电机拖动系统应选择 与之相 匹配控 制方式的 变频器 ，以实现预想 的变频节 能控制 需求。从 变频调速实践应用工程领 域可知 ， 目前变频 器
波动适应 能力 。将矢量变频器合理应用到采煤 可 以使得采煤机调速更加可靠 、 控人员或远程集控中心准确掌握连续采煤机 的 机调速系统 中。 行走状态和运转性能。连续采煤机变频调速牵 调速范 围更大 、动态响应更快 、动态调节性能 引控 制系统如图 １ 所示 。 连 续采 煤 机变频 调速 装置 是一 个相对 独
煤机进行截割牵 引过程中， 电源主回路中的电
流互 感器 采集 到的 电流 模拟信 号经 Ａ／ Ｄ模 数
限流 电阻 、放 电电路 、滤波 电容 、输入输 出电
抗 器 、 电流 检 测 电路 等 功 能 单 元 共 同组 成 。连 转换电路转换后，输入 到主控 制器中的行走截 续采煤机变频调速牵 引驱动系统 ，主要完成采 割 反 馈 程 序 中 ， 并 经 控 制 器 运 行 分 析 形 成对 应
取代 了常规液压或 直流调速牵 引技术。另外， 煤机的启动 、停止 ；机头左右截煤偏转 ；高空 的变频决策后 ，以数字信号输 出给变频器，确 直流调速牵 引系统 中受 到电机尺 寸限制，功率 加减速 ；牵 引方 向控制 ；行走速度控制 ；过载 保采煤机截割速度与现场截割 电机实际运行工 规模的扩大难度非常大 ，采用交流变频 调速 驱 过 问保护等 功能 ［ １ ］ 。在整个 控制系 统中 ，牵 况状态相匹配，达到变频 节能 的效果 。 动技术，能满足 电牵 引采煤机 向大 功率、高可 靠性等方 向发展 ，为高效 高产优 质采煤 提供 了
２连续采煤机变频调 速牵 引控制 方案
连续 采煤 机其 变频调 速控 制系 统 的主 回
路 主 要 由整 流 电 路 、电压 检 测 电路 、逆 变 电路 、
动机 电流反馈 电路进行控制，并将控制模拟信 号转换为变频数字信号，控制截割电机的输 入 电源频率，实现截割牵引的变频反馈 调节。采
控制 的核 心。此处 采用 Ｐ Ｌ Ｃ作 为整个 采煤机
变频调速节能控制系统的核心控制器。Ｐ Ｌ Ｃ根
１ 变 频 器 控 制 方 式 选 择
选 择与 电动机 运 行特 性相 匹配 的变频 器
控 制 方 式 ， 能够 确 保 变 频 器 为 电 动 机 提 供 按 负
据采煤机输入给定和作业现场采煤机实际运行 工况特性，形成对应的调控策略输 出给变频器 完成采煤机相应操控功能的经济调控 。整个控 制系统结合组态仿真软件采用大屏幕液 晶屏 ， 为用户提供人性化人机交互界面，便于现场操
采煤 机截 割 电机 启动 后且 随割煤 的进 一 步深入 ，变频控制系统根据连续采煤机截割落
煤 的 现 场 运 行 工 况 情 况 ， 其 行 进 速 度 由截 割 电
随着 电力 电子技 术、 自动控 制技 术、机 机 的运 行 工况 性 能 。 电一体化技术等先进技术在煤 炭开采领 域应 用 的进一步成熟 ，煤矿系统 中的采掘 、运输 设备 如：连续采煤机 、滚筒式采煤机 、梭 车、铲 车 等 电机 拖 动 系 统 中 的节 能升 级 改造 成 为 研 究 的 热点 。变频调速技术在矿井 电机拖动 系统中应 用的进一步成熟 ，尤其是交流变频调速驱动技 术在采煤机 电牵 引系统 中合理 节能利用 ，逐 步
这 就 要 求 采 煤 机 在 正 常 掘 进 或 采 煤 过 程 中， 需
连续采煤机 其行进速度控 制档位包括低 、
中、高 ３档，操控 人员在操控 室速度档位通过 操 作箱上的转换 开关实现 ，采煤机行进速度和 方向由操控手柄来实现。从图 １可知 ，在操作 过 程 中 ，操 控手 柄 输 出 的 电位 计 信 号 经 降 压 隔 离变压器转换后 ，以模拟量形式输入到主控制 器 中， 由主控 制器根据 内部软程序运算分析后， 再将获得 的信号传送给变频器 ，由变频器控制 变频 电动机的输入 电源频率 ，转换成转速控制 信号后 ，实现对采煤机行进速度的变频调速控
更好 、过载能力 义。
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ● 电力电子
采 煤 机 变 频 调 速 节 能 控 制 技术 探 讨
文／ 姚 正 伟
对 电动机 的控制模式主 要包括 Ｕ／ ｆ 恒 定控制、
行工 况 。
转差率控制、矢量控制 、非线性 自适应控制等
诸多控制方式 。由于连续采煤机其作业空间相 对 较为狭 小， 且可能存在行走路面不平等 问题 ，
制。
要变频调速控制系统动态跟踪转速调节指令 ， 以完成采煤机高空频繁加、减速，机头偏左 、
偏 右 ，甚 至 转 弯 等 控 制 需 求 ， 即 ： 对 变 频 调 速
控制系统的调速进度要求不太高 ，而对转矩和 【关键 词 】采 煤 机
节 能控 制
矢量 变 频 器
转 速控制性能要求非常高，且在控制系统使用 变 频调 速 过程 中不能发生过流、过压保护等不利情况 。 综合比较变频器各控制方式的优缺点后，认为 矢 量控制变频器的低频转矩、快速动态响应特 性 、以及 较大启动转矩，比较适合与连续采煤
重要的技术支撑 。
引控制性能要求较高 ，也是 电牵 引连续采煤机
３ 结 束 语
由于作 业环 境存在 地 质条件 复杂 、空 间 小等特 点， 采煤机调速系统经常出现频繁启动 、 制动和加 减速等运行状 态，同时还要适应负荷 变化 的上下坡和 颠簸等情况 ，这就要求采煤机 电动机 需要具有较大 的启动转矩和较强的负荷
载需求的 电压和频率 ，确 保整 个电机 拖动系统 高效节能 的运行 ，也就 是说对 于不同负载特性 的 电机拖动系统应选择 与之相 匹配控 制方式的 变频器 ，以实现预想 的变频节 能控制 需求。从 变频调速实践应用工程领 域可知 ， 目前变频 器
波动适应 能力 。将矢量变频器合理应用到采煤 可 以使得采煤机调速更加可靠 、 控人员或远程集控中心准确掌握连续采煤机 的 机调速系统 中。 行走状态和运转性能。连续采煤机变频调速牵 调速范 围更大 、动态响应更快 、动态调节性能 引控 制系统如图 １ 所示 。 连 续采 煤 机变频 调速 装置 是一 个相对 独
煤机进行截割牵 引过程中， 电源主回路中的电
流互 感器 采集 到的 电流 模拟信 号经 Ａ／ Ｄ模 数
限流 电阻 、放 电电路 、滤波 电容 、输入输 出电
抗 器 、 电流 检 测 电路 等 功 能 单 元 共 同组 成 。连 转换电路转换后，输入 到主控 制器中的行走截 续采煤机变频调速牵 引驱动系统 ，主要完成采 割 反 馈 程 序 中 ， 并 经 控 制 器 运 行 分 析 形 成对 应
取代 了常规液压或 直流调速牵 引技术。另外， 煤机的启动 、停止 ；机头左右截煤偏转 ；高空 的变频决策后 ，以数字信号输 出给变频器，确 直流调速牵 引系统 中受 到电机尺 寸限制，功率 加减速 ；牵 引方 向控制 ；行走速度控制 ；过载 保采煤机截割速度与现场截割 电机实际运行工 规模的扩大难度非常大 ，采用交流变频 调速 驱 过 问保护等 功能 ［ １ ］ 。在整个 控制系 统中 ，牵 况状态相匹配，达到变频 节能 的效果 。 动技术，能满足 电牵 引采煤机 向大 功率、高可 靠性等方 向发展 ，为高效 高产优 质采煤 提供 了
２连续采煤机变频调 速牵 引控制 方案
连续 采煤 机其 变频调 速控 制系 统 的主 回
路 主 要 由整 流 电 路 、电压 检 测 电路 、逆 变 电路 、
动机 电流反馈 电路进行控制，并将控制模拟信 号转换为变频数字信号，控制截割电机的输 入 电源频率，实现截割牵引的变频反馈 调节。采
控制 的核 心。此处 采用 Ｐ Ｌ Ｃ作 为整个 采煤机
变频调速节能控制系统的核心控制器。Ｐ Ｌ Ｃ根
１ 变 频 器 控 制 方 式 选 择
选 择与 电动机 运 行特 性相 匹配 的变频 器
控 制 方 式 ， 能够 确 保 变 频 器 为 电 动 机 提 供 按 负
据采煤机输入给定和作业现场采煤机实际运行 工况特性，形成对应的调控策略输 出给变频器 完成采煤机相应操控功能的经济调控 。整个控 制系统结合组态仿真软件采用大屏幕液 晶屏 ， 为用户提供人性化人机交互界面，便于现场操
采煤 机截 割 电机 启动 后且 随割煤 的进 一 步深入 ，变频控制系统根据连续采煤机截割落
煤 的 现 场 运 行 工 况 情 况 ， 其 行 进 速 度 由截 割 电
随着 电力 电子技 术、 自动控 制技 术、机 机 的运 行 工况 性 能 。 电一体化技术等先进技术在煤 炭开采领 域应 用 的进一步成熟 ，煤矿系统 中的采掘 、运输 设备 如：连续采煤机 、滚筒式采煤机 、梭 车、铲 车 等 电机 拖 动 系 统 中 的节 能升 级 改造 成 为 研 究 的 热点 。变频调速技术在矿井 电机拖动 系统中应 用的进一步成熟 ，尤其是交流变频调速驱动技 术在采煤机 电牵 引系统 中合理 节能利用 ，逐 步
这 就 要 求 采 煤 机 在 正 常 掘 进 或 采 煤 过 程 中， 需
连续采煤机 其行进速度控 制档位包括低 、
中、高 ３档，操控 人员在操控 室速度档位通过 操 作箱上的转换 开关实现 ，采煤机行进速度和 方向由操控手柄来实现。从图 １可知 ，在操作 过 程 中 ，操 控手 柄 输 出 的 电位 计 信 号 经 降 压 隔 离变压器转换后 ，以模拟量形式输入到主控制 器 中， 由主控 制器根据 内部软程序运算分析后， 再将获得 的信号传送给变频器 ，由变频器控制 变频 电动机的输入 电源频率 ，转换成转速控制 信号后 ，实现对采煤机行进速度的变频调速控