采煤机变频器抗干扰技术改造

1、采煤机变频器抗干扰技术改造作者姓名：高徐 摘要：本文旨在研究在矿井工作面的正常生产过程中采煤机主、 从变频器间通讯 线路的抗干扰问题。 我们通过深入现场对变频器结构特点、 运行环境等方面的分 析和研究， 最终找到了影响变频器正常工作的干扰信号的产生根源。 通过对干扰 信号采取屏蔽、 隔离、相互抵消等措施， 最终有效地消除了干扰信号对变频器通 讯线路的影响，保证了变频器主、从机工作的长期稳定性。通过现场施用以来， 充分证明了此技术改造方案的可行性和现场可操作性。 圆满地解决了困扰现场工 作人员的技术难题，同时有效地降低了矿井正常生产所需的附加成本。关键词：采煤机 变频器 干扰信号绪论随着现代化工

2、业进程的逐步加快， 对能源的需求也日益加大， 煤炭作为支 撑我国国民经济迅速发展的基础性能源， 其开采技术也在发生着巨大的变化， 逐 步从以往的炮采、普采工作面发展成为现代化的综合机械化综采放顶煤工作面， 同时也给矿山机电设备的蓬勃发展开辟了广阔市场。以采煤机的发展历史为例， 也从以往的液压传动链式牵引采煤机发展成为变频器控制的电牵引式采煤机。 随 着变频器在矿井生产中的广泛应用，也带来了一系列的变频器故障问题。其中， 最常见的就是变频器主、 从机之间的通讯故障。 通过现场分析和故障总结后发现 导致采煤机变频器主、 从机之间通讯故障的主要因素为变频器主、 从机之间的信 号干扰问题。 由于信号干

3、扰问题属于软故障问题， 这给现场维护和故障处理带来 了一定的难度，同时，也严重影响了矿井生产的正常进行。正文我矿引进的TX400/940-WD型采煤机采用双变频器工作方式，每个变频器控 制一台牵引电动机， 主从变频器之间采用三芯电缆连接实现相互通讯。 在工作面 正常推进过程中， 经常出现由于采煤机变频器主、 从机之间的通讯中断而导致采 煤机牵引电机出现单电机牵引的故障现象， 若发现不及时， 此故障将导致牵引电 机因长时间过负荷运行而损坏， 甚至造成采煤机变频器和牵引部的损坏。 我们通 过遵循理论联系实际的原则， 深入现场对变频器故障现象、 故障原因作了全面的 分析和总结，通过对变频器结构特点、

4、工作原理和运行环境等方面的深入研究， 最终找到了变频器主、从机内、外部干扰信号的来源，再结合图纸、资料对变频 器进行不影响原有工作性能的合理性改造， 最终有效消除了干扰信号对采煤机变 频器主、从机通讯线路的影响。一、变频器的结构特点 变频器由主回路和控制回路两大部分组成，主回路为变频器的动力传输回 路，由外部交流电源引入经滤波、 整流后作为主回路的工作电源， 再经过逆变环 节逆变后为牵引电机提供驱动电源； 控制回路通过接收来自主控器的控制命令来 实现对牵引电机的控制， 分为模拟量回路和数字量回路。 其中，模拟量回路通过 接收外部给定信号及检测牵引电机的实际工作状态， 为变频器提供控制和故障保

5、护依据；数字量回路为开关量回路， 包括牵引电动机的起动停止、 正向反向、 增速减速控制回路。二、变频器的工作原理在使用时，根据采煤机牵引电机的功率、 工作电压、 额定电流等数据对变频 器进行各项参数的设置。 工作过程中， 通过接收来自主控器的控制命令， 经过变 频器模拟量回路和数字量回路等中间环节的转换， 实现对采煤机牵引部分的控制 及保护。三、变频器干扰信号的来源通过对变频器结构特点、 工作原理的分析， 得出变频器干扰信号的来源可分 为内部干扰和外部干扰，即：1、内部干扰由于主回路的非线性， 变频器本身就是谐波干扰源， 所以对电源侧和输出侧 均会产生干扰。与主回路相比，变频器的控制回路却是小

6、能量、弱信号回路，极 易遭受其它装置产生的干扰， 造成变频器无法正常工作。 此外，外部控制指令信 号通过控制回路导入变频器， 同时干扰源也在其回路上产生干扰电势， 以控制电 缆为媒体入侵变频器。其干扰形式主要有：1.1 静电耦合干扰： 控制回路与周围电气回路之间存在静电耦合并在控制电 缆中产生耦合电势，并通过控制回路导入变频器，造成变频器取样信号的失真， 从而导致变频器的误动作；1.2 静电感应干扰： 周围电气回路产生的磁通变化在控制电缆中感应出感应 电势，干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小、 控制电缆形成的闭环面积和 干扰源电缆与控制电缆间的相对角度；1.3 电波干扰：由于控制电缆具有天

7、线效应，外来电波会通过控制电缆传输 到变频器控制回路，对控制回路产生干扰；1.4 接触不良干扰：变频器控制电缆的接点及继电器触电接触不良，电阻发 生变化后在电缆中产生干扰；1.5 电源线传导干扰：各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其它设 备在电源系统中产生干扰电势；1.6 接地干扰：机体接地和信号接地，在变频器内部，弱电压电流回路及 任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置两个以上接地点， 接地处会产生电位差从而产生干扰；2、外部干扰由于主从变频器安装在采煤机电控箱内部， 且电控箱内设备众多 （例如控制 变压器、主控器、继电器等），当主从变频器之间的通讯电缆暴露与这些设备之

8、 中时，这些设备之间将存在耦合磁场， 它将以电磁感应的形式， 对通讯电缆产生 干扰。此外，在实际系统中，变频器的电源线、负荷线等动力线不可能是理想的 导体（电阻等于零，电感等于零，电容等于无限大 ） ，它实际上也有一定的阻抗和 感抗。当流过较大的信号电流时，它的作用就像一根天线，会对外辐射信号。同 时，母线之间、 母线与通讯电缆之间还有分布电容， 干扰信号可以通过分布电容 与通讯电缆进行耦合，降低通讯电缆的信号传输质量。四、变频器干扰信号的消除1、内部干扰的消除 针对内部干扰信号的特点，可采取以下措施对其进行消除，即；1.1 静电耦合干扰的消除：1. ）加大与干扰源电缆的距离；2. ）在两电缆

9、间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地；1.2 静电感应干扰的消除： 将控制电缆绞合铺设，尽量缩短控制电缆的长 度；1.3 电波干扰的消除：方法同 1.2 和 1.2 ；1.4 接触不良干扰的消除：1. ）对继电器触点接触不良，采用并联触点或选用密封式继电器；2. ）对电缆连接点应定期做拧紧加固处理；1.5 电源线传导干扰的消除：在控制电源的输入侧装设线路滤波器；1.6 接地干扰的消除：1. ）控制电缆取 1 点接地，接地线不作为信号的通路使用；2. ）电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子； 2、外部干扰的消除1. 利用电路平衡原理， 让两根通讯电缆具有相同的干扰电压， 可使干扰电压 在这两根电缆的负载上自行抵消；2. 将采煤机主从变频器之间的通讯改为屏蔽电缆， 并将屏蔽层一端接地， 这 可有效避免接地导体中产生的感应电流造成屏蔽层两端出现电位差；3. 将变频器前面板侧由开放式改为封闭式， 以避免变频器输入、 输出动力电 缆产生的交变磁场对通讯电缆的干扰。结束语通过与采煤区队采煤机现场技