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煤礦綜合機械化采煤工作面的主要運輸設備是刮板運輸機，在生產中，鑒于煤塊傳輸的復雜性和機械傳動的固有特性，會發生驅動電動機堵轉的故障，嚴重時燒毀電動機。為減少刮板運輸機的故障而優化機械傳動的結構，卻只能有限地提高傳送效率。設計先進的電動機驅動設備、實現機械結構的柔性電控已成為驅動技術的關鍵。

目前我國煤礦用大型刮板運輸機的驅動方式有多種。

• 有相關學者采用了液壓驅動技術，它具有較強的抗沖擊性能和過負荷保護能力，但是液壓裝置發熱量大，液壓及控制系統復雜，調速性能差，維護量大。
• 有學者采用了雙速電動機控制驅動，雖減少了故障率，但其起動沖擊大，制造成本高。
• 有學者使用了軟起動技術，它起動力矩不大，在重載時很容易使電動機堵轉。
• 有學者采用了交直交變頻技術，該技術控制多重變壓器設計，成本較高，逆變模塊集成柵極換流晶閘管（intergrated gate commutated thyristors, IGCT）的過載能力弱，故障率高，整個設備成本也偏高，在實際中應用還有很大的困難。

中國市政工程華北設計研究總院有限公司、中國能源建設集團天津電力設計院有限公司的研究人員研發了一種數字交交變頻技術，借助運算速度較快的邏輯數字控制芯片，將其作為核心運算器，控制架構采用主從式控制，實現主控制器分別向A、B、C三相發送命令數據幀，達到主從設計解耦控制的目的。根據Simulink環境下的仿真結果，研究者驗證了刮板運輸機在不同重載情況下都可以順利起動。

圖1 變頻器主電路拓撲結構和總體結構控制框圖

圖2 交交變頻器的軟件設計流程圖

仿真結果表明，改變調制比，起動轉矩可以達到額定值的2～3倍，實現了柔性電控的效果，完全可以適應重載起動的場合，特別適用于礦用大功率刮板運輸機的驅動。同時，還驗證了交交變頻的可行性，為實際應用提供了理論依據。

礦用刮板運輸機用來運送采煤機開采的煤礦，質量大，重載時需要較大的轉矩來驅動傳送帶。本次研究的采用數字交交變頻器來驅動大型刮板運輸機，不但具有良好的起動特性，較高的過載能力，較強的環境適應能力，對電網沖擊小，而且結構簡單，占地面積小，成本低廉，維修方便，是大功率刮板輸送機理想的驅動裝置。

以上研究成果發表在2020年第2期《電氣技術》雜志，論文標題為“一種數字控制交交變頻的起動技術研究”，作者為楊東磊、解存福、趙建陽。