针对煤矿范畴保守带式输送机传动系统由挪动变电坐、防爆变频器、大功率异步电动机及减速机构成，系统复杂、攻关多IGBT交叉均布磁均压拓扑设想、高压CVFC（复频域矢量节制）算法、高绝缘高效散热布局以及智能传感器等多项环节手艺，研制了10kV永磁曲驱一体机，集成度、功率密度和智能化程度更高，简化了带式输送机驱动系统，提高了传动效率。做者简介：张鸿波，高级工程师，现任青岛中加特电气股份无限公司副总工程师，次要处置高压一体机相关研究工做。E-mail：/em>援用格局：张鸿波，丁国利，陈叶。 10 kV 永磁曲驱一体机正在煤矿智能配备的使用[J]。智能矿山，2025，6(1)：99-106。煤矿带式输送机保守驱动体例由挪动变电坐、防爆变频器、大功率异步电动机和减速机构成，具有启动过程中对机械和电气系统冲击较小、从动调速等长处，但占用空间大、布局复杂、坚苦、系统效率低、易受电磁干扰等问题。近年来，永磁曲驱一体机手艺成为处理上述问题的次要径，去掉了减速机环节，间接驱动负载，实现电气传动系统中防爆变频器、电动机、减速机布局的三位一体，显著提高驱动系统的靠得住性、平安性及传动效率，有益于带式输送机长时间平稳工做。为满脚用户对高度集成化和智能化处理方案的需求，青岛中加特电气股份无限公司（简称中加特）研制了高集成度和智能化的10kV永磁曲驱一体机（简称10kV一体机），为用户供给愈加智能、高效、靠得住且易于的传动处理方案。10kV高压变频调速一体机的演变及效率对好比图1所示。正在煤矿井下功课中，设备体积遭到严酷，10kV高压对IGBT等功率器件以及绝缘材料的耐压品级要求高。10kV一体机布局复杂，内部集成了浩繁半导体元件，拆卸难度大，全体靠得住性高，电机布局强度设想、电磁设想、防爆设想、电机和功率元件的冷却设想、绝缘布局设想、防水防潮等存正在系列设想难题。10kV一体机电压品级高，受现场利用工况，正在空间布局、绝缘耐压、冷却系统等方面要求严酷，10kV一体机布局设想存正在新的挑和。10kV一体机正在设想初始阶段，高度集成变频器和电机，充实连系各自特点，实现了10kV永磁同步电动机、10kV变频器、监测安拆的智能一体化。10kV一体机的总体布局设想，确保电磁兼容性的前提下，正在无限安拆空间内合理结构各器件，10kV一体机总体布局如图2所示。正在设想过程中，为处理强弱电系统间电磁干扰问题，优化布局设想，采纳无效的电磁屏障办法；利用宽平允负母线极板间接毗连功率模块和滤波电容器，削减寄生电感，无效阻断功率母线对节制电的干扰；变频部门采用模块化设想，具有毛病定位精确、部件改换便利、降低维修成本、便于维修取、耽误设备利用寿命等长处。正在10kV高压工做下，电气平安至关主要，目前尚无可间接利用且满脚电气间隙及爬电距离要求的功率器件。现有常规10kV变频器多采用架空取风冷相连系的设想架构，但设备全体占用空间大，正在空间无限区域安拆摆设，添加了对周边空间的操纵难度，亟须优化改良，以满脚普遍使用场景下紧凑化、高效化的结构需求。绝缘材料必需具备极高的电气强度和耐热机能，以确保功率器件正在持久运转中，不会因绝缘失效而导致设备损坏或平安变乱。针对以上的绝缘耐压问题，设想了合用于10kV一体机的高压绝缘模块，由绝缘从体和功率器件构成，绝缘从体包罗绝缘底板和绝缘外壳，绝缘外壳为具有侧壁布局的中空壳体，而且取绝缘底板围设成容纳腔，功率器件安拆于容纳腔中；功率器件设置于绝缘从体内部，对功率器件具有必然的感化，防止外部间接对功率器件形成影响。针对绝缘散热问题发了然高压功率器件绝缘散热布局，使高压功率器件能够利用通俗水间接冷却，同时正在较小的空间内满脚10kV的爬电距离和电气间隙要求，绝缘布局及测试方案如图3所示。因为10kV一体机内存正在大量的发烧功率模块，以及电机绕组正在运转中发生的热量较大，为10kV一体机长时间不变运转，提高功率模块及绝缘材料的利用寿命。无限元仿线kV一体机各部位的发烧量，按照各部位发烧量设想对应的冷却方案，提高了冷却系统的效率，10kV一体机热仿线kV一体机热仿线kV一体机水道布局，成立了高压永磁曲驱电机绕组、轴承、高压变频间接水冷一体式散热收集，了各部门高效且无死区散热。电机电磁仿线所示，仿实成果表白磁力线分布平均，齿部最大，电机节制切确，响应快，设想满脚10kV一体机的机能需求。变频部门从电次要由输入滤波单位、预充电单位、整流单位、储能单位、逆变单位构成。电源侧安拆输入电抗器，无效提拔电源功率因数，削减非正弦电流发生的谐波电流，减轻电网电压畸变。为简化节制过程，10kV一体机整流部门选用了三相桥式不成控电。预充电回正在10kV一体机启动时先对系统预充电，防止电压突变对系统形成不成逆影响。采用电压源型布局，操纵母线支持电容进行两头环节的滤波，获得更滑润的曲流电压，为输出供给能量支撑。2。2 节制系统设想高压CVFC（复频域矢量）节制算法，采用复数域建模体例，降低模子维度，进行正负频域的全频域阐发的节制算法。解耦性佳，动态响应快，抗干扰性强，具有完整的毛病和自诊断功能，转速节制精度误差0。1%，转矩动态响应时间10ms。无需复杂的参数设置装备摆设，能够快速精确识别电机参数，敏捷婚配多种电机。复频域矢量节制算法提高了建模精度和动态响应能力，无效处理了10kV变频无速度编码器驱动低速曲驱电机沉载启动难题，节制系统模子如图6所示。操纵高压细密无感高压电阻和细密型运放，别离对整个母线和每高压IGBT模块动态分压进行取样，颠末AD转换后，利用高速光纤通信隔离传入低压节制系统，确保高精度、高速、高抗干扰性采样，实现高压和低压节制系统的完全电气隔离。加强信号传输的抗干扰性，人身和设备平安，变频部门的节制精度和毛病速度，靠得住运转，高压取样道理如图7所示。智能化节制系统采用冗余设想，功能完美，可实现运转数据的及时监测取储存，提高系统靠得住性，系统集成可编程节制器、煤流量检测安拆、智能集中节制器、中加特物联云平台及各类智能检测器件，预留多种通信接口，实现数字化智能矿山的使用要求，智能化平台总体架构如图8所示。集成红外煤位检测安拆取从动化节制系统，实现对煤仓进料和出料的从动节制，优化出产过程，提高办理效率。节制手艺基于10kV一体机近程节制手艺和调速能力，近程调理接口；通过煤量检测仪，及时扫描煤流量，智能节制系统按照煤流量，连系电机及时输出功率，智能调理带式输送机带速，流量前提下，削减带式输送机运转速度。削减托辊运转距离，降低刮带式输送机磨损及功耗，耽误利用寿命，削减人工巡检成本，实现近程智能节制，智能煤流量检测系统界面图10所示。中加特物联云平台系统将矿表里10kV一体机的运转消息全数反馈到地面集控、手机APP客户端，获取设备运转数据、运转形态等消息，并记实阐发10kV一体机全生命周期运转数据，实现毛病预警、毛病诊断、毛病近程处理以及近程设备运转数据监测等功能，鞭策井下形态井上控制、井下问题井上处理的聪慧矿山扶植，10kV一体机可编程节制器显示曲不雅，可保留驱动设备的负载曲线、报警消息和毛病记实等，并将上述消息储存上传，便利用户及时监测10kV一体机及负载的运转形态。对外预留多个开关量输入输出、模仿量输入及多种通信接口，便于取外部磁力启动器、集控系统连锁和各类传感器整合到系统中，为实现数字化智能矿山要求供给便当前提，次要功能设想包罗5个方面。煤科总院出书传媒集团成立于2015年，具有科技期刊21种。此中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文焦点期刊9种、中国科技焦点期刊11种、中国科技期刊杰出步履打算入选期刊4种，是煤炭行业最主要的科技窗口取学术交换阵地，也是行业最大最权势巨子的期刊集群。