关键词：电力电子技术；带式输送机；
中图分类号：F407文献标识码： A
一、引言
目前，我国在上述设备中采用调速技术还不够广泛，市场潜力巨大。电力电子技术能把电能从一种形式高效地转换成另一种形式，而且能对电能进行控制，在煤炭工业中有广阔的应用前景。但我国煤炭行业电力电子技术应用与先进国家相比差距大，潜力也大。目前在国内煤炭行业电力电子技术已在部分煤矿得到推广。在现代化矿井中，由于设备大型化，自动化水平较高，吨煤人工费用所占比例不大，而电费所占比例增加，要降低成本，增强竞争力，应重视利用现代调速技术节约能量，例如在风机、水泵、带式输送机等设备上实现调速。下面分别谈变频器在煤矿带式输送机、矿井提升绞车、乳化液泵站的应用。
二、带式输送机
目前，变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机上。众所周知，皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过大的张力波极易引起皮带被撕断。因此，《煤矿安全规程》规定，带式输送机必须加设软起动装置。目前煤矿采用的软起动装置绝大部分是液力偶合器。
液力偶合器虽然能部分解决皮带机的软起动问题，但与变频器驱动相比，仍具有明显的劣势：首先，采用液力偶合器时，电机必须先空载起动。工频起动时，最初的电流很大，为电机额定电流的4--7倍。大的起动瞬间电流会在起动过程中产生冲击，引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压下降，影响到电网内其它设备的正常运行，因此，大容量的皮带机还必须附加电机软起动设备。其次，液力偶合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞， 引起漏液， 增大维护工作量，污染环境。第三，采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强要求较高。第四，一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电机驱动，采用液力偶合器驱动，很难解决多电机驱动时的功率平衡。
随着电力电子技术的发展。变频技术在最近二十年飞速发展，在部分煤矿企业获得了广泛应用，运用变频器对带式输送机的驱动进行改造，将给用户带很大的经济效益：
第一、真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器对带式输送机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。
第二、实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。
第三、降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间可在1秒～3600秒可调，通常皮带机起动时间在60秒～200秒内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。
第四、降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。
第五、节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。
1.提高系统功率因数
通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。
2.提高系统效率
采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率要高5%～10%。
另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部份节能作用。
关键词：风能；风力发电机组；传动技术； 优化系统
风能，作为一种可再生的绿色清洁能源，引起了越来越多的人的关注。而对于我们风能大国，更是应该，高效科学的去发展风力发电机组机械传动技术，为我国，为我人民创造更多的财富。将风能转化为电能是风力发电机组的主要作用，并且风能与电能转化过程中的布局和传动方式都影响着发电机的发电效能。而风力发电机组机械传动技术，是风力发电机组技术中的一种，我们要不断去优化内部系统，加强传动技术的作用。这种技术也为我们解决了很多难题。因此，我将在我下面的文章中具体去阐述和分析一下该技术。
1.风力发电机组机械传动技术的构造与原理
在讲风力发电机组机械传动技术的构造与原理时，我主要通过三方面来说，即风力发电电源的构成与发展，传动技术，偏航和变桨距传动技术。下面就具体来阐述一下。“风力发电机组、支撑塔架、并网控制器、蓄电池组、逆变器、卸荷器、蓄电池充电控制器、”等是组成风力发电电源的基本的部件构成；而风轮和发动机则是风力发电机组的重要构成，其中发电机组当中的风轮则包含车毂、叶片等组成构件；并且叶片能够通过风力进行旋转发电、推动发电机机头转动。鉴于要开发使用低能环保的绿色能源，所以这一技术，在当今不断的得到改进与发展。我们国家很早以前就会使用传动技术，如齿轮传动、绳带传动和链传动。传动技术，能够通过改变力的方向和速度，并使得传动装置部件的选用和设计要配比风力发电机组的要求。“简单的构造，平稳的传输、以及噪音的最小化，是带传动的显著特点。这些传动带自身携带的功能能起到缓冲吸振的作用，就算是超载，也只会在带轮上打滑，不会对其他零件磨损，产生很好的保护作用。常用的带传动有两种形式，即平带传动和V带传动。我将引用宣安光，在对风力发电机组机械传动技术的探讨中的对偏航和变桨距传动技术的分析来诠释，即“为了获取足够的风能，偏航机构必须始终要处于迎风位置，这样才能及时追踪风向的变化。当风力机开始偏转时，偏航加速度将产生冲击力距。偏航转速和其加速度成正比，成倍增加了冲击力。”
2.机组动力传动的关键技术问题
由于发电机组自身，对环境要求和使用工况条件比较特殊，因此它对传动装置有着严格的要求；外加上，有很多外在的不确定的因素，也会使风力机组变得异常的不稳定，常见的问题主要有风轮变化多端，异常载荷，导致电网不够稳定；机舱刚性不足，则会引起强烈振动。此时传动技术则起着至关重要的作用。风力发电机组的传动链的运作原理是，通过风带动叶轮转动，叶轮与齿轮箱通过主轴刚性连接，经过齿轮箱的增速从而带动发电机转动，当达到一定的转速时，风力发电机组并网发电。齿轮箱内部的输入轴轴承除承受转矩以外，还需要承受弯矩及径向力和轴向力，需要加强齿轮箱的箱体和行星架两端的轴承；齿轮箱弹性支撑的作用是吸收冲击转矩，风轮传过来的倾覆力矩和径向力和轴向力由两个轴承吸收，前轴承起支撑作用，后轴承会将载荷转化成转矩， 由于上述， 所以只有转矩进入齿轮箱， 在一定程度上保护了齿轮箱。而齿轮箱的外形的设置，根据传动链的要求，对于变浆距风机，输出周和输入轴的距离是有要求的，齿轮箱的结构一般为1p+2h，2P+1h，2p/1p的。随着科技的不断进步与发展，现在风力发电机组的传动效率越来越高，发电机由风力机经过传动装置进行驱动运转，所以这种方式无疑要恒定风力机的转速，这种方式会影响到风能的转换效率；另一种方式就是发电机转速随风速变化，通过其它的手段保证输出电能的频率恒定，即变速恒频运行。风力机的风能利用系数跟叶尖速比（叶轮尖的线速与风速的比值）有关，存在某一确定的叶尖速比，使Cp达到最大值。
3.导致直驱永磁型和双馈异步风力发电机组传动效率上的差异原因
直驱永磁型风力发电机组在稳定性，功率因数也不易调节，传动效率的成熟上，实际应用中都不如双馈异步风力发电机组，但在低风速区域，直驱永磁型风力发电设备具有优势，能够相对高效的传动。两者的驱动链结构不同，双馈异步风力发电机组有齿轮箱，维护成本高，直驱永磁型则无齿轮箱或低传动比；电机种类的不同，双馈异步属于电励磁，直驱永磁型是永磁，需要考虑永磁体退磁问题；变流单元的不同，双馈异步，IGBT，单管额定电流小，技术难度大；直驱永磁型IGBT，单管额定电流大，技术难度小等问题都会导致两者在传动效率的不一样。
4.小结
本人结合多年实践工作经验，就风力发电机组机械传动技术展开了探讨，系统地诠释了风力发电机组机械传动技术的构造与原理，并且分析了机组动力传动的关键技术问题；和导致直驱永磁型和双馈异步风力发电机组传动效率上的差异原因。但是由于自身知识和见识的局限，可能不能说的那么全面，只是希望大家能通过我的文章能够多多关注风力发电机组机械传动技术的发展。
参考文献：
[1] 宣安光； 对风力发电机组机械传动技术的探讨[J]；期刊； 2010年03期
[2] 赵朦朦； 风力发电机组传动系统结构配置与布局优化[J]；期刊；2012年03期
[3] 张梅有； 风力发电机组传动系统常见故障分析[J]；期刊；2012年03期
1.我国电力通信传输网中存在的问题
经过多年建设，我国电力通信传输网已具备一定的规模，基本满足电力系统的通信需要。但随着近年来电网事业的快速发展，现有电力通信传输网在应对种类繁多的业务时已颇感吃力，存在着较多的问题[2]。当前我国电力通信传输网中存在的问题主要有：
1.1部分电力通信网络结构复杂，使得工作人员维护困难。由于光缆网络资源的限制，在部分变电站只能以单链接入；而有的传输网中同时使用不同设备厂商的设备，造成设备的故障难以鉴别，导致电力通信系统故障后难以尽快修复；另外，不同的设备也导致在同一网管上实现端到端的电路调度变得难以实现。
1.2电力通信网中节点较多，系统安全性能有待提升。电力通信网中任何一段光缆的更换或维修都会影响系统的可靠性和稳定性。并且有些节点不在环网上，无法对业务进行自愈保护。若其中任何一个站点出现设备故障时，将会导致所有通信业务的丢失。
1.3电力通信系统的接入层网络结构繁杂，难以满足业务发展的需求。我国部门电力通信系统的接入层传输网络结构复杂，并且有环带环、环带链的现象存在，导致现有电力通信网络的难以扩容。另外，部分环网的时隙占用率过高，有的通道利用率甚至超过70%，并且这些通道也大都难以扩容[3]。这都使得电力通信系统难以实现可持续发展。
1.4电力通信系统中部分设备技术落后，且老化严重，已经难以适应电力系统快速发展的需求。部分通信设备技术落后，不支持多业务传输系统，需要通过协议转换器才能满足以太网业务通道需求。且在长期使用过程中逐渐老化，不仅容易产生故障，增大维护负担。
2.自动交换光网络技术概述
自动交换光网络以SDH和光传送网(OpticalTransportNetwork：OTN)为基础，通过控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网。ASON可由用户动态发起业务请求，自动计算并选择路径，通过信令控制实现连接的建立、恢复、拆除，融合交换和传输为一体的新一代光网络[4]。ASON能实现动态、自动实现传输、交换和建立连接的功能；为了满足目前电路交换和分组交换业务的需求，ASON同时引入了信令和路由的概念，既吸取两类网络的优点，又避免各自的缺点；此外，ASON支持多种客户信号，是一种独立于客户的网络技术。
2.1ASON的体系结构模型
图1为ITU-T提出的ASON体系结构图。如图所示，ASON网络主要由控制平面（CP）、传送平面（TP）、管理平面（MP）三个平面和数据通信网(DCN)组成。通过数据通信网(DCN)来实现三个平面之间的通信需求，是负责实现控制信令消息和管理信息传送的信令网络[5]。相比于传统光网络，控制平面是ASON中的关键设计和核心部分，主要由分布于ASON节点设备中的控制网元组成。控制网元主要由信令转发、资源管理和路由选择等模块组成。众多的控制网元相互联系并形成信令网络，在此基础上传送信令信息。在ASON信令系统调度下，控制网元形成一个统一的整体，可以实现连接的自动控制和出现故障时的快速有效修复[6]。通过控制平面，可以使得传送网络连接变得更加快速和高效，使得网络变得更加具有可操控性。不仅支持交换式连接而且可以支持软永久连接。控制平面的关键技术主要包括信令协议、功能模块和网络接口三个方面。这些关键技术可以帮助ASON更好的使用信令、协议和接口，光网络的路由信息、拓扑信息和其他控制信息可以实时的、动态的进行交换，可以实现网络资源的动态分配以及光通道的动态建立和释放。传送平面主要由DWDM设备和SDH设备等传统的光传送实体组成，具有分层结构，是业务传送的通道，主要传送一些端到端的信息以及一些控制信息和管理信息。管理平面的主要功能是实现分布式和智能化的管理功能，与控制平面技术互为补充，可以实现对网络资源的动态配置、性能检测、故障管理以及路由规划等功能。
2.2ASON的接口
ASON的接口是指ASON网络中不同功能实体间的连接通道。ASON的接口的主要功能是规范化了不同功能实体间的通信原则。ASON中三大平面之间通过不同的接口标准进行连接，某个平面内部的不同功能模块也使用不同类型的接口进行连接。连接控制接口(CCI)是负责控制平面和传送平面之间通信的接口，CCI将交换控制指令从控制平面发送到传送平面网元以及将资源状态信息从传送平面网元发送到控制平面。NMI-A和NMI-T分别是管理平面与控制平面、传送平面进行通信的接口标准。其中NMI-A主要负责对控制平面的路由、链路和信令等功能模块进行监视管理和配置；NMI-T主要负责对传送平面的网络资源的进行配置，以及日常维护过程中的故障分析和性能检测。此外，ASON还有用户网络接口(UNI)、外部网络接口(E-NNI)和内部网络接口(I-NNI)三种网络接口。其中UNI是负责用户和运营商网络间的通信接口。E-NNI是毫无关系且并未建立认证体系的不同控制实体间的连接接口，一般位于同一运营商内不同的子网中或不同的运营商网络间。I-NNI是指属于同一个管理系统内或多个已建立信任关系的管理域的控制平面实体间的接口，支持连接控制和资源发现。
2.3ASON的关键技术ASON的关键技术主要包括呼叫和连接控制、保护和恢复机制、自动发现功能、路由和信令等[7]。2.3.1呼叫和连接控制。在ASON体系结构中，呼叫和连接控制具有其独立性。这使得ASON能够支持多链路传输、多重连接和动态的带宽需求等。2.3.2保护和恢复机制。保护和恢复机制可以使得ASON网络具有较高的可靠性。ASON保护和恢复机制主要包含故障管理、保护和恢复、复原等三个步骤，主要通过传送平面和控制平面来区分：保护一般是由传送平面单独完成，而恢复是传送平面和控制平面共同协调完成的。
2.3.3自动发现功能。自动发现功能包括邻居发现、服务发现和资源发现三种。邻居发现主要是负责监控本地节点同所有相邻节点的链路连接状态，用于自动发现和维护相邻设备。
2.3.4路由协议和信令协议。ASON路由协议为连接的建立提供路径服务，并支持源路由、逐跳路由和分级路由。ASON信令协议用于分布式连接的建立、释放和维护等，主要传送连接选路、资源发现、呼叫控制和连接控制等信息。此外，ASON还可以对现有信令和路由协议进行修改和扩展。此外，ASON提供的连接方式有永久连接、软永久连接和交换连接三种。永久连接又叫供给式连接，由人工或网管系统完成。软永久连接是客户到客户之间的连接。交换连接是根据终端客户的要求而建立的连接。ASON在组网上实现了网元的智能化，支持网格、环状、星型网、链状网及其组合等多种组网方式。并能借助于网元实现ASON网络的路由计算、业务的保护和恢复、链路自动配置、路径的管理控制等功能。
2.4ASON的优点
2000年3月国际电信联盟电信标准化部门的Q19/13研究组最早正式提出自动交换光网络的概念[8]。智能光网络的标准制定也在推动下进展迅速，目前在商业领域ASON网络已经开始投入使用。ASON网络最显著的特点是具有光传送网，它还预备以下几点优势：2.4.1ASON网络的恢复模式能够抵抗多处失效，可以组成MESH网络，使得保护恢复能力更加灵活，网络的生存性得到增强；
2.4.2ASON网络的流量工程控制功能可以根据网络客户层的业务需求的不同，实时和动态的调整网络中的连接；
2.4.3智能光网络的网络结构采用网状网结构，统一的标准接口，分布式的智能控制，扩容和调节更加便捷，可以灵活的在网络中增加和减少节点，并且能使不同运营商的网络通过标准的接口实现互联互通；
2.4.4ASON更好满足了用户对于快速、高质量的带宽服务与应用需求。能够充分利用光网络资源实现数据业务灵活、动态的连接请求；
2.4.5ASON根据用户的需求可以提供各种不同质量级别的服务。
3.自动交换光网络技术在电力通信
传输网中的应用研究当前，我国部分发达地区的电力通信传输网中的绝大部分已采用光纤加同步数字体系(synchronousdigitalhierarchy：SDH)设备组网。而落后地区则由于经费不足等原因采用了粗波分技术。电网一般按照自上而下结构分层建设，分为骨干层(STM-64/16)、汇聚层(STM-4)和接入层(STM-1)[9]。
为了更好地利用现有SDH设备，可在当前SDH网络的基础上引入ASON技术，在现有的SDH传送网络上承载ASON业务，这是既能发挥现有设备的使用价值，又可以将ASON技术得以应用的可行性方案。在建设ASON网络时应遵循由内而外、循序渐进的原则，即以骨干层为基础来建设ASON网络，然后逐渐建设汇聚层和接入层。在骨干层建设ASON既要保证安全性、可靠性，又要保证业务不中断。将骨干层建设为ASON网络后，电力通信网的鲁棒性将大大增强，而汇聚层和接入层的ASON网络建设可以视情况而定。在建成骨干层的ASON网络后，要保证其与原有SDH网络的互联互通。ASON可以在基于G.803规范的SDH传送网基础上建设，这样可以形成ASON与现有SDH传送网络的混合组网。ASON与现有SDH网络的融合是一个渐进的过程，先在现有SDH网络建设单独的ASON，然后逐步形成整个的ASON网络[10]。
实现ASON网络与SDH网络的互联，可以在传统的SDH网络引入控制平面，具体可以使用以下2种方式。①在SDH网络的全部网元上分别连接一套PC机，SDH网络和PC机间遵循光网络网元管理协议。通过数据网络将全部PC机上运行的控制协议连接成一个整体的信令网，并使得该信令网可以和ASON的信令网实现互通。②通过数据网络实现ASON信令网络和传统光网络的网络管理系统建立连接，在传统光网络的网络管理系统的计算机上运行控制平面协议，通过ASON控制平面和传统光网络网络管理系统的互通，实现ASON网络和传统光网络的互联[11]。
【关键词】变频技术；电力传动；节能
一、引言
由于我们我们国家人口的逐渐增多，人们对于资源和能源的消耗也在逐渐的增大，导致了我们国家的能源紧缺。由国家的大政方针可以得出，有效的对资源和环境进行保护，是我们国家必须长期坚持的根本国策。要努力把我们国家建设成为资源节约型和友好型的社会。现阶段我们国家的电动机能效低一直严重的制约了工业高能耗的现状，电动机节能是中国工业强盛的必然走向。所以，电力传动节能对于我们国家能源的节约和保护有着重要的作用，而电动机中的变频技术已经出现多年，并且经过了一系列的改革，成为电动机节能的重要措施之一。
二、工业节能对变频调节技术的要求
经过前期的调查显示，我们国家工业中的用电量占据了全社会用电量的百分之七十以上，而工业系统中的用电量则占用了总工业用电量的七成。这在一定程度上说明了，电力传动节能是能够改变我们国家高能耗现状的一种重要的途径。目前，我们国家产生工业电机高能耗的原因主要有：第一，具备高效节能电机非常少，不能够达到普及，在全国电机市场份额中占比非常小。第二是电动机的功率远远要高于负载所需要的功率，这样就容易造成长期的轻载现象，也就造成了大量的能源浪费。由于我们国家高效的电机成本花费，有效的对高效节能的电机进行推广和使用是一个非常长期的过程。而现阶段所特有的变频调速技术具有非常显著的效果，有着非常优异的性能，已经被广泛的使用到工业领域中。
三、电动机轻载情况现状
现阶段我们国家大部分使用的都是三相异步交流电动机，其具有结构简单，操作方便，成本低廉，可靠性高等特点，广泛的获得了社会各界的认可，是现阶段我们国家工业领域中的一种重要的动力设备。但是该电动机的节能问题一直受到社会各界的关注，在我们国家的工业生产领域当中，都或多或少的由于生产的问题，造成一些资源的浪费。因为如果电机负载所需要的功率小于电动机的额定功率，负载所需要的转矩则会小于电动机的额定转矩，电动机的定子电流将会小于额定的电流。由于三相异步电动机转子旋转时的相电压平衡方程以及电动势的计算公式可知。
四、电动机的变频控制原理
由于三相异步电动机特有的工作性质可以知道，其电动机的转速以及相应的频率关系为：n=60f（1-s）p式子中：n为转速；f为电源频率；p为电动机的极对数；s为转差率；根据公式我们一般情况下可以从转变转差率以及改变极对数或者是改变电源的频率三个方面来对异步电动机进行速度的调节，其中最为主要的就是调节电动机供电电源的频率是主要的变频调速。
五、变频调速的方法
1、变压变频控制。电动机在正常运行的时候，电动机额相电压以及频率和主磁通有着一定的关系。在调整速度的过程中，如果主磁通开始增大，那么将会导致电流逐渐的增大，在没有功率损耗的时候，功率因数会逐渐减小，电动机发热量增加。如果主磁通减小，那么减小的子磁通电动势减小，降低了转子输出了一种转矩。这就是变压变频来控制电动机频率的一种原理。但是这样的变压变频控制可能存在以下一些缺点。第一，电动机自身的转矩在进行调整的时候，可能会由于速度较低，不能够很好的对电压进行损失的控制。第二，由于电动机控制的方式不是开环的方式，导致了电动机不能够精确的控制。2、转差频率的控制。在三相异步交流电动机的使用之下，转差频率的控制也能够对电动机的功率进行调整。转差频率在控制电动机转速的时候，需要对转差频率进行调节的输出，电动机转速频率和转差频率放在一起就是给定的频率。这样的控制方式虽然具有较高的调整速度以及范围，具有误差较小等特点，但是由于在实现的过程中缺少一定的控制，则需要对定子电压进行一定的补充。3、矢量控制的方式。矢量的控制主要是将三相坐标下的定子进行交流电的变换，然后对异步电动机的电流以及转矩进行控制，进而达到控制异步电动机转矩的目的。通过对电流进行模拟，对滞留电动机进行控制，控制异步电动机中各种电流，既是控制了定子电流矢量，从而达到了现阶段想要控制异步电动机转矩的目的。矢量控制的方式具速度快，并且连续性好等特点，但是缺少一定的计算过程，可能会造成一定的参数影响。4、转矩方面的控制。转矩控制原理是指能够根据相应的计算得出一定的反馈值和给定值的比较，根据磁通量和转矩的偏差大小，进而能够选择合适的电压矢量进行工作，再进一步对磁通量进行控制，从而转变相应的转矩。当电动机的实际转矩小于给定的转矩的时候，定子磁通量的实际转矩将会增加。但是如果电动机的实际转矩要是大于给定值的时候，定子磁通的旋转方向则会转变，在一定程度上实现转矩的降低。直接转矩的控制方式多用于风机或者是水泵以及牵引等对调速的要求不高的情况之下。
六、制约变频技术在电动机中推广的因素
1、谐波危害。电动机中的变频器是由整流器以及逆变器和控制电路组成的。在变频器进行工作的时候，会在整流器以及逆变器中产生高次谐波。电动机的变频器也是一种非线性的整流电路，能够直接额接入到高压电网中的高压变频器。其中不仅含有大量的高次谐波，还具有对电网造成危害的谐波污染。而现阶段能够治理谐波危害的方式只有两种。第一是对现有的电动机中的变频器进行电力设备的增加，从而抑制谐波的发出。另一种是从谐波的传输途径入手，有效有目的的对电力设备中的变频器进行优化，对工作电路以及其他的电力设备进行线路的连接，更好的控制电动机的运行。2、电动机中功率零件耐高压能力差。现阶段由于我们国家的电动机一般都是容量比较大的，基本上都是6千伏以上的电源电压，但是由于大部分变压器的内部元件耐高压的能力都比较欠缺，不能够很好的和电动机进行结合工作，导致高压变频器的技术含量较低，成本增高，并且这样的变频器可靠性较低，不能够满足一般生产企业对低成本的需求。有效的发展能够耐受高电压的功率元件，并且改进高电压的变频技术是现阶段我们国家电动机以及变压器的主要需求。
结论：
电动机的变频技术是一项非常有意义的电力传动节能方式。一方面能够为电力传动领域的节能带来一定的潜力，另一方面还能够通过对电器设备的保护和使用，以提高工艺流程的稳定性。电动机变频调速的方式有以下四点，第一种为变压变频控制，第二种为转差频率的控制，第三种为矢量控制，第四种为直接转矩控制。并且，在变频技术在电动机的推广过程中也存在着一定的制约因素，一方面是谐波的危害，既是在变频器进行工作的时候，会在整流器以及逆变器中产生高次谐波。另一方面是，电动机中功率零件耐高压能力差。部分变压器的内部元件耐高压的能力都比较欠缺，不能够很好的和电动机进行结合工作，导致变频器可靠性较低，不能够满足一般生产企业对低成本的需求。我们国家的电动机能效低一直严重的制约了工业高能耗的现状，电动机节能是中国工业强盛的必然走向。因此，加快变频控制技术的有效推广满足了我们国家工业发展中的需求，为我们国家工业事业的发展带来了重大的影响。
参考文献
[1]薛飞.变频技术在电力传动节能领域的应用[J].有色冶金节能,2016,06:49-52.
[2]张少军,刘静纨.变频器与电力传动系统—应用变频调速技术提高电传系统节能水平和控制性能[J].北京建筑工程学院学报,2001,03:69-72.
电力电子与电力传动技术在发展过程中伴随着传输功率的交流传动，本文回顾了电力牵引传动控制技术历史并揭示了这些技术的密切关系，重点在于研究我国目前的电力牵引发展情况和前景，旨在于让同行们加强交流，让电力牵引传动技术更好的服务于车辆装备和铁路机车制造业。
【关键词】电力牵引 交流传动 控制 电力 电子器件
在很早的时候，电气传动技术系统刚刚引入牵引机车的技术领域，第一台电力驱动的机车于1879年问世，两年后也就是1881年成功实现了城市电动机车的大规模铺开，西门子公司于1891发明了三相交流电源直接测试的电动机车，该机车使用的是线式转子异步牵引电动机，直到今天，单相交流供电的电力牵引与控制技术仍然在飞速的发展中，测试车辆的规模也日益变大。交流变换技术系统规模过于庞大，能量转换效率低，电能转换机械能过程中的影响因素非常多，这样的电力牵引力不适用我国现有的铁路运输系统。
1955年，整流器的发明标志是机车电力牵引传动技术开始进入实践动态。1957年可控硅整流器（即普通晶闸管）的发明，标志着电力牵引时代的出现，大功率电子硅整流技术广泛应用于机械传动系统，这个技术使机车传动和电力传动系统从内燃机-直流或直流电动机向交流电动机转变。1965年，晶闸管的机车牵引动力系统出现了，各国的铁路运输系统广泛采用晶闸管电力传动系统。大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和发展推动了微机控制技术，在20世纪70年代，交流-直流-交流的传动系统取代了交流-直流的传输模式，至今仍在不断的进行迭代更新。
1 科学技术的发展，交流电动机作为牵引电机具有独特的优势
（1）交流电机体积小，重量轻，功率大，小体积解决了安装时占用空间过大的问题，电动机的重量轻，减少地面设备的体积，有利于提高机车轮轨力，以满足大功率、高转速的高速动态要求。
（2）交流电机的速度和保持恒功率范围比较大，有利于实现通用式的机车以满足运输乘客和货物的需求。
（3）交流电动机没有换向器、电刷磨损和清除器等易损设备，提高了整个电力牵引传动系统的可靠性，降低制造成本和维护成本。
（4）交流感应电动机具有牵引性能优良的自然特征，有助于提高在复杂地形的利用率，更好地发挥电力牵引力的控制作用。
虽然交流电动机，特别是异步电动机具有特殊的优点，但在上世纪70年代之前，通过简单的控制的直流电机得到了广泛的使用，电力电子开关与晶闸管整流装置工艺的改进致使直流传动系统更加普及。随着快速晶闸管基础的牵引电机出现，以快速晶闸管变流器为单元的内燃机滑动车组DE-2500内燃机车问世了，交流传动控制技术领域开启机车车辆设备的新纪元。
2 交流传输线控制优势
1983年，5台大功率BR120交流传输线控制的电力机车诞生于德国联邦铁路，BR120机车的总体布置、系统设计和参数选择更加优化，电路结构和材料的主要成分都有所更新，如卧式水平主变压器、牵引变流器、牵引电机空心轴和万向节等，在外观设计和辅助变流器上都成功地进行了尝试，建立了机车电力牵引设计和运行的基本模式，交流传动不仅优于直流电机，采用新技术后带来了更多的优势：
（1）机车广泛使用四象限脉冲变流器，大大降低电流谐波分量的电源网络，提高供电质量，提升通信信号的抗干扰能力。
（2）交流传动可以实现电网功率的高效能量转换，降低电网能量损耗，多方向的反馈结果是网络质量好，节能效果也很优异。
（3）前后机车牵引制动操作无需转换，开关位置的变化可以通过主电路控制，整个系统简单可靠。
发达国家已经进入大规模的轨道交通系统，交流传动的研究和开发，以及评估技术更新都完成的比较彻底，交流传动车辆取代了直流驱动产业，形成了自己的新干线，已经成为铁路运输的现代化符号，铁路管理实现高速发展。在发展的过程中，发展电力电子器件的基本技术就是交流传动技术。第一代机车采用快速晶闸管变流器单元结构复杂，效率较低，可靠性和可维护性都不突出。GTO在80年代问世，之后大功率交流传动系统迅速应用于机车组，并且伴随着性能的改进。在上世纪90年代，IGBT高压装置提高了电源转换器和更新的效果。同时，控制发展进步的基础还是对交流传动的控制技术，目前有可控硅移相开关控制，脉冲PWM控制和四象限整流控制，还有磁场定向控制和直接转矩控制等。
微电子技术、信息技术和通信传输技术的进步也使控制装置从模拟数字电路转向复杂控制，并逐步使其操作简单化，现代网络控制的模块也在单片机和微处理器质量提升的推动下不断提高，发展为8位，32位和64位的浮点运算程序，每一点科技的进步都会大大提高电力牵引传动控制技术的处理能力。这个庞大系统得益于电力电子技术的发展水平，牵引力的交流传动系统依赖于技术的革新。
3 我国机车电力牵引系统的发展与现状
1958年年底，我国生产的电力机车主表，即机车电力机车是前苏联的直流型电力机车为模型，根据中国铁路的规范研制而成，当时大功率电子器件还不成熟，整流器件是电力机车运行试验后通过环形铁路客车车辆。1962年，前后共5个单元投入到宝凤线试运行，由于主要设备（调压开关、牵引电机等）技术和质量问题仍然存在，特别是引燃管整流难以达到实际使用的要求，因此电力机车不能大规模生产。随后中国的发展工业、电力电子整流二极管的高功率开始进入实用阶段，机车电力牵引技术在该技术的基础上形成了新型电力机车，交流-直流电力机车大规模使用，从1969年开始直到1988年停产，共计826台，我国机车交流-直流电传技术在这个周期内广泛应用。
可控硅式装置使机车电力牵引传动技术上了一个新台阶，通过二极管整流级压力控制形成了最新型的电力牵引传动技术，在SS3型电力电路中使用调压变压器，在低压侧之间的牵引开关和相控晶闸管调压相结合的平滑调速技术，使机车获得更好的调速性能。无级调压和交流-直流传动轴重载货运电力机车构成一个相控晶闸管的一系列产品，该型机车由2部分相同的4轴电力机车重新连接每个部分，使机车的性能和质量大大提高，成为我们的主要干线运输机车。
我国机车电传动技术已走过50余年的发展里程，取得了巨大进步，铁路运输从速度和功率已被用到技术极限的交-直传动迈入速度更快、功率更高的交流传动的阶段，但这项技术的创新和开拓是永无止境的，它必将随着相关技术的发展而不断提高到更新的水平上，为我国的社会主义现代化建设做出贡献，进而走向世界，在高速、重载铁路牵引设备领域与世界先进企业同台竞争。
参考文献
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作者简介
王森（1983-），男。现为哈尔滨铁路局供电处工程师。主要研究方向为牵引供电。
摘要：随着电网建设的不断发展以及智能电网的大规模建设，基于电力传输网的重要应用价值以及其安全稳定运行的要求，电力传输网络同样需要发展智能化。故而，新一代的智能通信技术的应用是目前电力传输网的以发展与优化的基础。文章通过对自动交换光网络技术（ASON）的应用优势以及当前电力传输网运行中存在的问题进行分析，探讨自动交换光网络技术（ASON）对电力传输网优化，为电力传输网的发展提供有价值的参考。
关键词 风力发电；传动链故障； 诊断技术
【分类号】：TM315
1.风力发电传动链介绍
所谓风力发电，就是指通过某种手段将风能转化为电能。作为一种清洁的可再生能源，风能收到越来越多的关注与重视。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量达到10亿kW：陆地上的风能储量为2.53亿kW左右，海上可开发和利用的风能储量为7.5亿kW。风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电，其根本原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
就我国来说，风力发电已经占到我国用电总量的很大一部分。但是，由于各种主客观因素的影响，风力发电的过程中会出现一些故障，影响发电过程以及电能的应用效率。为了更好地做好故障诊断工作，国内相关工作人员都进行了大量的研究，还开发出大型的传动链故障诊断系统。传动链是由内链接和外链接两部分组成的，还包括五个小部件：内链板、外链板、销轴、套筒以及滚柱。传动链在风力发电的过程中常见的。风机发电组通过风轮叶片将风的动能转变为机械能，并带动发电机旋转发出电能。风电机组按照叶片可以分为双叶式、三叶式和多叶式；而按照传动链的连接方式可以分为变速箱式和直驱式等。下面，笔者将对风力发电传动链故障诊断技术进行相应的分析。
2.传动链故障诊断的基本原理
传动链故障诊断的方法有很多种。一般来说，按照诊断环境来说，可以分为离线和在线；按照检测手段来分，可以分为振动、噪声、温度、压力以及声发射等；按照诊断方法来说，可以分为频域、时域、统计、信息理论、模式识别或者人工智能等。大部分故障诊断系统是以振动分析为主要的诊断手段，振动分析法也是目前传动机故障分析的最主要技术之一。
在检测过程中，工作人员要对机器主要部分的振动量，包括位移、速度以及加速度等方面进行测定，并与标准值进行相应的比较，以此得出传动链的具体运转状态。该种故障诊断的优点是故障诊断的十分精确，可以进行故障的定位工作；但是，诊断的过程中需要加装传感器和信号采集设备，诊断过程中的投资额度较大。传动链故障诊断过程中应用最广泛的方法使频域分析法。该种方法就是通过快速富立叶变化将原来的时域波形转变为频谱，这些频谱与故障之间有着高度地对应关系。
3.风力发电传动链故障诊断的具体流程
风力发电传动链故障的诊断是一个系统性工程，需要多方面的共同努力与配合。下面，笔者将对风力发电传动链故障诊断的具体流程进行阐述。
风机的传动链系统通常是由叶片、主轴、增速齿轮箱、连轴器、发电机等多个部件组成的，工作人员也可以根据实际情况进行调整。传动链是动态作用的，因此，我们必须关注其动态特征。风力发电机组传动链系统的故障主要可以分为三个方面，包括传动链震动、噪声以及共振问题等。而风力发电机传动链故障分析可以分为两种手段进行 数值仿真与现场检测，从而诊断出故障的具体激励，明确故障发生的原因与维护的建议。
4.风力发电传动链故障诊断技术分析
风力发电传动链的故障诊断是一项较为复杂的工作。下面，笔者将会结合具体的案例，根据仿真数据做好现场测算工作。
4.1数值仿真
对于数值仿真方面，我们主要从风机设计的角度入手，在仿真过程中要注意借鉴多体动力学仿真如见，对传动链的固有特性以及其动态响应进行分析，从而甄别出传动链的共振源，诊断出传动链中各个部件的震动问题及噪声的大小等。
而数值仿真工作有包括以下步骤：第一，工作人员要建立柔性的多体系统动力学模型。我们知道数值仿真的根本原理是建立在多体动力学基础之上的，风机传动链则是由多个刚体和柔性体共同组成的系统，也就被称为柔体多体系统。在数值仿真的过程中，相关人员要将复杂的风机传动系统模型简化成等效的动力学模型，这就需要相关工作人员具备传动链系统的动力学拓扑图，并能够输入传动链 各个部件的刚度、质量、惯性矩等等参数，之后再通过力元将各个部件连接起来，最终完成系统模型。
第二，要做好频域分析工作。所谓频域分析，就是指在系统动力学精确建模的基础之上，相关人员要进行模态计算，并从中得出风机传动链系统的固有频率值及振型等。但是，由于风力发电机祭祖的转速较快，激励频率带也相对较宽，传动链容易发生共振现象，也会对系统的正常运行造成一定的影响。因此，在对风机传动链系统进行频域分析时，工作人员又要通过一定的步骤对潜在的共振点进行分析：首先，要对切入、切出以及耳钉状态下传动链系统的模态进行分别计算。其次，要根据风机传动链系统在不同模态频率下的振型和模态能量的分布特征绘制能量分布图，从而筛选出那些扭转振型，和扭转方向能量的固有频率。再次，要根据筛选出的固有频率和传动链熊的激励频率机制绘制出工作转速之内的坎贝尔图，坎贝尔图中的焦点位置也就是风机传动链熊中的潜在共振点。频域分析的根本目的是通过对照风机传动链系统的模态能量分布和坎贝尔图，对共振点进行初步的甄别，从而采取措施进行防震工作。
第三，做好时域分析工作，对传动链系统进行动态响应计算，从而得出系统的震动加速度与速度，进一步甄别共振点，处理系统噪声和震动问题。要辨别出传动链系统的内、外部激励，从而使得风机在驱动力的作用下横过整个区间。要分析扭矩扫频响应，绘制三维坎贝尔图。还对共振点进行定性分析，看是否会出现震动加剧情况 最后，对仿真结果进行分析，判断系统是否存在振动过大现象。
4.2现场测算
进行现场检测的根本目的就是为了评价目标风机的健康状况。下面，笔者将从三个方面对现场测算工作进行分析。
4.2.1确定测试位置
工作人员要通过数值分析的结果来确定风机传动链系统中振动较大的元件，并在齿轮箱位置做好测试点的布置工作，当然也要兼顾其他的部件，主要以齿轮箱的扭力臂、主轴承座为主要的测试点 . 在测试过程中，要根据测试点的选取情况，分析计算结果，设置合理的宽带。
4.2.2执行测试
测试前要对传动链进行振动的基准测试，由于风载的强随性，风机的运行情况相对复杂。因此，在执行测试之前，工作人员要做好系统检测工作。
4.2.3数值分析
要利用振动测试仪器作为传动链加速度的传感器，对风机一段时间内稳定的工况进行数据的采集与分析，并做好傅里叶的变换等工作，从而得出噪声、振动等的水平参数。之后，要结合数值仿真的结果和各个元件的固有频率值，定位问题元件，并对出现问题的原因作出合理的介绍，为后续的维修工作提供建议。
5.总结
总之，风力发电机传动链故障分析的难度较大、复杂程度较高。这需要相关工作人员了解风机作用的根本原理，熟悉各个部件的性能，以便能胜任检测与调试工作。同时，相关单位必须注意引进先进的技术设备，做好设备的采购工作，保证设备的良性、合理运转，提高工作效率，避免各种故障的发生。
参考文献
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