矿山超大功率提升机

今年年初，国家科学技术奖励大会上，由中国矿业大学电气与动力工程学院谭国俊教授等参与完成的“矿山超大功率提升机全系列变频智能控制技术与装备”获国家科学技术进步奖二等奖。

升级势在必行

我国矿山主要采用井工开采方式，矿井井筒是矿山生产的咽喉，提升机担负着矿井人员物资矿产品提升运输的大型关键机电装备，提升机调速控制系统安全可靠性高、调速性能好、能耗低对矿山的安全生产与经济运行具有极其重要的意义。

过去我国大功率提升机变频控制设备全部采购国外产品，存在振动大、谐波重、功率因素低、采购及后期维护费用高等问题，为改变这种状况，项目团队历经多年努力，研制开发出具有自主知识产权的，矿山超大功率提升机全系列变频智能控制系统。设备性能超越国外同类产品，迫使国外产品大幅降价，降低矿山提升机控制系统采购成本，振兴和发展了民族工业，成果符合中国制造2025互联网加的发展战略。

产学研科技创新

矿井提升机是矿山生产的核心技术装备，大功率、大载荷、自动化、智能化是矿井提升设备的发展方向。中国矿业大学、中国平煤神马能源化工集团有限责任公司、开滦（集团）有限责任公司等7家单位针对国内矿井提升设备电力驱动和控制系统存在的功率小、效率低、振动大、谐波重和自动化水平低等问题，产学研结合研发了“矿山超大功率提升机全系列变频智能控制技术与装备”。

项目取得的主要创新研究成果：

1、提出了变频驱动的大功率同步电机、鼠笼电机、绕线电机模型预测、非线性控制等关键控制算法，提高了电机控制的动、静态性能，提升机全系列电机重载平稳启动、宽范围精确调速调整，控制精度、定位精度、噪声和振动抑制优于国外同类产品。

2、提出了整流器无网侧电动势传感器电网优化接入，低开关频率整流器柔性启动、无损耗抑制谐波最优控制等关键控制算法，解决了系统智能电网回馈和快速电器问题，具有网侧高功率因素、低谐波的优良性能，消除了系统对电网的无功冲击，满足绿色变频要求。

3、提出了超大功率多电平变换器本体安全架构，研究了变流器全局热源均衡控制、叠层母线设计、电磁兼容设计和电气闭锁保护及单元化、模块化功率增容方案，研制出中压超大功率三电平高功率密度系列变频器，并联容量可达24MW。

4、提出了提升机容器悬停及钢丝绳张力控制算法，解决了起停车的冲击蠕动、重载倒转和钢丝绳弹性变形引起的容器回弹等安全隐患。

5、研发了基于物联网的4M远程故障预测诊断系统，形成了一整套提升机控制系统安全保护及解决方案，为智能矿山和提升机无人化运行提供了技术保障。

该项成果核心技术为自主研发，拥有完全自主知识产权，已获得国家发明专利29件(含PCT专利3件)，获软件著作权10件，各项技术指标均达到国际先进水平，部分指标处于国际领先。

推广应用，引领潮流

项目成果综合技术水平，引领当今矿山提升机控制领域发展潮流，成果为我国未来进军矿山的开采提供重要技术储备，大功率变频智能控制技术可广泛应用于轧机转动，舰船推进、机车牵引，新能源发电、风洞驱动和国防领域，有助于提高工业和国防现代化水平，是“中国制造”在矿山大型机电装备领域的典型代表。

该项成果已推广应用到河南、河北、山东、山西、宁夏、安徽、贵州、黑龙江等产煤大省的数十个矿区，装备于数百台提升机，取得了显著的经济和社会效益，具有广阔的推广应用前景。