曹建文

(1.中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006； 2.煤矿采掘机械装备国家工程实验室，山西 太原 030006)

煤矿通风机用于将井下有毒有害气体及煤尘排出井外，将瓦斯浓度稀释至安全范围，同时将足量的新鲜空气送至井下，保证井下安全生产、改善工人劳动环境。常用的井下通风机有轴流式、离心式，其中主要用于掘进工作面的局部通风机流量小、风压小，多采用轴流式交流异步电动机。传统局部通风机面临的核心问题是“一风吹”、“大马拉小车”，运行效率最低仅为30%，一般运行效率为40%～60%，电能浪费现象严重[1-3].局部通风机调速系统采用变频模式时的优点主要有：1)实现平滑调速、提高风机运行效率、节约电能。2)降低通风机启动电流，减小对机械、电气元器件的电流冲击，延长元器件使用寿命。3)利用变频器自身保护功能，提高局部通风机运行的安全性、稳定性。因此，研究运行于高瓦斯煤矿的局部通风机变频控制系统意义重大。

1 原理分析

1.1 变频调速基本原理

由电机拖动原理可知，交流异步电动机的转速可表示为[4]：

(1)

式中，f1为电动机定子频率，p为磁极对数，s为转差率，ω1为角频率。根据式(1)可知，通过改变电动机定子频率可调节电动机转速。但是单纯改变f1时，会影响电动机的机械特性、转差率，因此常用的变频调速控制方式有3种：

1)恒磁通调压调频调速。

根据交流异步电动机感应电动势、定子电压、电磁转矩与磁通等关系，得到：

Φ1=U1/Kf1

(2)

Te=CmΦ1I2cosφ

(3)

其中，Φ1为电动机每极磁通，U1为定子电压，Te为电磁转矩，Cm为电机转矩系数，I2为转子侧电流折算至定子侧后的电流有效值，cosφ为转子电路U、W、V相的功率因数。……