煤矿综合机械化采煤工作面的主要运输设备是刮板运输机，在生产中，鉴于煤块传输的复杂性和机械传动的固有特性，会发生驱动电动机堵转的故障，严重时烧毁电动机。为减少刮板运输机的故障而优化机械传动的结构，却只能有限地提高传送效率。设计先进的电动机驱动设备、实现机械结构的柔性电控已成为驱动技术的关键。

目前我国煤矿用大型刮板运输机的驱动方式有多种。

• 有相关学者采用了液压驱动技术，它具有较强的抗冲击性能和过负荷保护能力，但是液压装置发热量大，液压及控制系统复杂，调速性能差，维护量大。
• 有学者采用了双速电动机控制驱动，虽减少了故障率，但其起动冲击大，制造成本高。
• 有学者使用了软起动技术，它起动力矩不大，在重载时很容易使电动机堵转。
• 有学者采用了交直交变频技术，该技术控制多重变压器设计，成本较高，逆变模块集成栅极换流晶闸管（intergrated gate commutated thyristors, IGCT）的过载能力弱，故障率高，整个设备成本也偏高，在实际中应用还有很大的困难。

中国市政工程华北设计研究总院有限公司、中国能源建设集团天津电力设计院有限公司的研究人员研发了一种数字交交变频技术，借助运算速度较快的逻辑数字控制芯片，将其作为核心运算器，控制架构采用主从式控制，实现主控制器分别向A、B、C三相发送命令数据帧，达到主从设计解耦控制的目的。根据Simulink环境下的仿真结果，研究者验证了刮板运输机在不同重载情况下都可以顺利起动。

图1 变频器主电路拓扑结构和总体结构控制框图

图2 交交变频器的软件设计流程图

仿真结果表明，改变调制比，起动转矩可以达到额定值的2～3倍，实现了柔性电控的效果，完全可以适应重载起动的场合，特别适用于矿用大功率刮板运输机的驱动。同时，还验证了交交变频的可行性，为实际应用提供了理论依据。

矿用刮板运输机用来运送采煤机开采的煤矿，质量大，重载时需要较大的转矩来驱动传送带。本次研究的采用数字交交变频器来驱动大型刮板运输机，不但具有良好的起动特性，较高的过载能力，较强的环境适应能力，对电网冲击小，而且结构简单，占地面积小，成本低廉，维修方便，是大功率刮板输送机理想的驱动装置。

以上研究成果发表在2020年第2期《电气技术》杂志，论文标题为“一种数字控制交交变频的起动技术研究”，作者为杨东磊、解存福、赵建阳。