针对煤矿范围守旧带式输送机传动编造由挪动变电站、防爆变频器、大功率异步电动机及减速机构成，编造繁复、传动效能低以及智能化推动贫寒等题目，攻合多道IGBT交叉均布磁道均压拓扑打算、高压CVFC（复频域矢量限定）算法、高绝缘高效散热构造以及智能传感器等多项要害本领，研造了10kV永磁直驱一体机，集成度、功率密度和智能化水准更高，简化了带式输送机驱动编造，抬高了传动效能。

　　作家简介：张鸿波，高级工程师，现任青岛中加特电气股份有限公司副总工程师，紧要从事高压一体机联系钻探职责。E-mail：/em>

　　援用样子：张鸿波，丁国利，陈叶. 10 kV 永磁直驱一体机正在煤矿智能设备的使用[J].智能矿山，2025，6(1)：99-106.

　　煤矿带式输送机守旧驱动式样由挪动变电站、防爆变频器、大功率异步电动机和减速机构成，拥有启动历程中对呆板和电气编造障碍较幼、主动调速等利益，但占用空间大、构造繁复、爱护贫寒、编造效能低、易受电磁作对等题目。

　　近年来，永磁直驱一体机本领成为办理上述题方针紧要道途，去掉了减速机症结，直接驱动负载，杀青电气传动编造中防爆变频器、电动机、减速机构造的三位一体，明显抬高驱动编造的牢靠性、安好性及传动效能，有利于带式输送机长时光稳固职责。

　　为知足用户对高度集成化和智能化办理计划的需求，青岛中加特电气股份有限公司（简称中加特）研造了高集成度和智能化的10kV永磁直驱一体机（简称10kV一体机），为用户供给尤其智能、高效、牢靠且易于爱护的传动办理计划。10kV高压变频调速一体机的演变及效能对照如图1所示。

　　正在煤矿井下功课境况中，筑设体积受到端庄束缚，10kV高压境况对IGBT等功率器件以及绝缘原料的耐压品级央浼高。10kV一体机构造繁复，内部集成了浩繁半导体元件，拼装难度大，举座牢靠性高，电机构造强度打算、电磁打算、防爆打算、电机和功率元件的冷却打算、绝缘构造打算、防水防潮等存正在系列打算困难。10kV一体机电压品级高，受现场操纵工况束缚，正在空间构造、绝缘耐压、冷却编造等方面央浼端庄，10kV一体机构造打算存正在新的挑拨。

　　10kV一体机正在打算初始阶段，高度集成变频器和电机，足够联合各自特色，杀青了10kV永磁同步电动机、10kV变频器、监测监控装配的智能一体化。10kV一体机的总体构造打算，确保电磁兼容性的条件下，正在有限安置空间内合理构造各器件，10kV一体机总体构造如图2所示。

　　正在打算历程中，为办理强弱电编造间电磁作对题目，优化构造打算，选取有用的电磁屏障要领；操纵宽公道负母线极板直接连结功率模块和滤波电容器，省略寄生电感，有用阻断功率母线对限定电道的作对；变频个人采用模块化打算，拥有妨碍定位凿凿、部件改换便捷、消重维修本钱、便于维修与爱护、伸长筑设操纵寿命等利益。

　　正在10kV高压职责境况下，电气安好至合要紧，目前尚无可直接操纵且知足电气间隙及爬电间隔央浼的功率器件。现有老例10kV变频器多采用排挤与风冷相联合的打算架构，但筑设举座占用空间大，正在空间有限区域安置安顿，填补了对周边空间境况的应用难度，亟须优化矫正，以知足寻常使用场景下紧凑化、高效化的构造需求。绝缘原料务必具备极高的电气强度和耐热本能，以确保功率器件正在历久运转中，不会因绝缘失效而导致筑设损坏或安好事变。

　　针对以上的绝缘耐压题目，打算了合用于10kV一体机的高压绝缘模块，由绝缘主体和功率器件构成，绝缘主体蕴涵绝缘底板和绝缘表壳，绝缘表壳为拥有侧壁构造的中空壳体，而且与绝缘底板围设成容纳腔，功率器件安置于容纳腔中；功率器件扶植于绝缘主体内部，对功率器件拥有肯定的守卫效力，防御表部境况直接对功率器件酿成影响。针对绝缘散热题目发了解高压功率器件绝缘散热构造，使高压功率器件可能操纵普及水直接冷却，同时正在较幼的空间内知足10kV的爬电间隔和电气间隙央浼，绝缘构造及测试计划如图3所示。

　　因为10kV一体机内存正在巨额的发烧功率模块，以及电机绕组正在运转中形成的热量较大，为包管10kV一体机长时光安宁运转，抬高功率模块及绝缘原料的操纵寿命。有限元仿线kV一体机各部位的发烧量，依据各部位发烧量打算对应的冷却计划，抬高了冷却编造的效能，10kV一体机热仿线kV一体机热仿线kV一体机水道构造，竖立了高压永磁直驱电机绕组、轴承、高压变频直接水冷一形式散热汇集，包管了各个人高效且无死区散热。

　　电机电磁仿线所示，仿真结果声明磁力线分散匀称，齿部最大，电机限定精准，反响速，打算知足10kV一体机的本能需求。

　　变频个人主电道紧要由输入滤波单位、预充电单位、整流单位、储能单位、逆变单位构成。电源侧安置输入电抗器，有用提拔电源功率因数，省略非正弦电流形成的谐波电流，减轻电网电压畸变。为简化限定历程，10kV一体机整流个人选用了三相桥式弗成控电道。预充电回道正在10kV一体机启动时先对编造预充电，防御电压突变对编造酿成弗成逆影响。采用电压源型构造，应用母线维持电容举行中心症结的滤波，得回更腻滑的直流电压，为输出供给能量接济。2.2 限定编造打算

　　高压CVFC（复频域矢量）限定算法，采用复数域筑模式样，消重模子维度，举行正负频域的全频域阐发的限定算法。采用离散域电流限定器，解耦性佳，动态反响速，抗作对性强，拥有具备的妨碍守卫和自诊断效用，转速限定精度偏差0.1%，转矩动态响当令间10ms。无需繁复的参数设备，可能敏捷凿凿识别电机参数，急速结婚多种电机。复频域矢量限定算法抬高了筑模精度和动态反响才气，有用办理了10kV变频无速率编码器驱动低速直驱电机重载启动困难，限定编造模子如图6所示。

　　应用高压严谨无感高压电阻和严谨型运放，阔别对全盘母线和每道高压IGBT模块动态分压举行取样，始末AD转换后，操纵高速光纤通讯远隔传入低压限定编造，确保高精度、高速、高抗作对性采样，杀青高压和低压限定编造的所有电气远隔。加强信号传输的抗作对性，包管人身和筑设安好，包管变频个人的限定精度和妨碍守卫速率，知足编造安宁、牢靠运转，高压取样道理如图7所示。

　　智能化限定编造采用冗余打算，守卫效用完满，可杀青运转数据的及时监测与贮存，抬高编造牢靠性，知足长途监控和爱护。编造集成可编程限定器、煤流量检测装配、智能蚁合限定器、中加特物联云平台及百般智能检测器件，预留多种通讯接口，杀青数字化智能矿山的使用央浼，智能化平台总体架构如图8所示。

　　集成红表煤位检测装配与主动化限定编造，杀青对煤仓进料和出料的主动限定，优化出产历程，抬高办理效能。限定本领基于10kV一体机长途限定本领和调速才气，绽放长途安排接口；通过煤量检测仪，及时扫描煤流量，智能限定编造依据煤流量，联合电机及时输出功率，智能安排带式输送机带速，包管流量条件下，省略带式输送机运转速率。省略托辊运转间隔，消重刮带式输送机磨损及功耗，伸长操纵寿命，省略人为巡检本钱，杀青长途智能限定，智能煤流量检测编造界面图10所示。

　　中加特物联云平台编造将矿表里10kV一体机的运转音信全数反应到地面集控、手机APP客户端，获取筑设运转数据、运转形态等音信，并记载阐发10kV一体机全人命周期运转数据，杀青妨碍预警、妨碍诊断、妨碍长途办理以及长途筑设运转数据监测等效用，胀动井下形态井上操作、井下题目井上办理的聪颖矿山兴办，中加特物联云平台界面如图11所示。

　　10kV一体机可编程限定器显示直观，可存在驱动筑设的负载弧线、报警音信和妨碍记载等，并将上述音信贮存上传，容易用户及时监测10kV一体机及负载的运转形态。对表预留多个开合量输入输出、模仿量输入及多种通讯接口，便于与表部磁力启动器、集控编造连锁和种种传感器整合到编造中，为杀青数字化智能矿山央浼供给方条子款，紧要效用打算蕴涵5个方面。

　　煤科总院出书传媒集团创建于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、中文主题期刊9种、中国科技主题期刊11种、中国科技期刊卓异手脚策动入选期刊4种，是煤炭行业最要紧的科技窗口与学术换取阵脚，也是行业最大最巨子的期刊集群。