深圳市英威腾电气股份有限公司

为了不让交通因素制约经济的发展，近几十年来，在国家和各地方政府的大力投资下，我国道路的发展日新月异，各地道路通车里程屡创新高，尤其包括高速公路、长大桥梁和公路隧道等公路基础设施的发展更是举世瞩目。

在修筑工程中，最为复杂与困难的情况之一就是山区隧道工程。公路隧道往往穿越崇山峻岭、地形陡峻、植被茂密，施工方案技术难度极大，同时需要防范生态破坏，预防可能造成高风险的人员伤亡。

斜井提升机是矿井提升机的一种,主要应用在中小型矿井的副斜井、轨道暗斜井和轨道上下山的提升运输上。在隧道挖掘生产中，斜井提升机起着非常重要的作用，直接影响隧道挖掘生产的效率及安全，不仅承担着运送人员及其它物料的作用，还经常被用来接送上下班的工人，因此提升机的舒适性、安全性就显得尤为重要。

1　项目背景

宝鸡至坪坎高速公路是陕西省“十三五”在建高速公路中规模最大、建设标准最高、施工难度最大的项目。项目全长73.238公里，概算投资129亿元，建设工期6年。全线采用六车道高速公路技术标准，设计速度每小时80公里，项目主线桥梁52座共计20652米，隧道16处共计32026米，桥隧比例达71.9％，其中全长15.56公里的秦岭天台山特长隧道建设规模世界第一。

由于桥隧比例高、便道修建难度大、施工场地及桥梁预制场地狭小，此次建设施工组织极其困难。同时，路线经过嘉陵江源头、清姜河，穿越天台山国家级风景名胜区，环保、生态防护要求比较高。

2　项目实施

针对此次天台山隧道挖掘工程的复杂情况与困难程度，英威腾提出了全新的隧道斜井提升方案，系统由英威腾四象限高压变频器+三电平中压变频器以及控制系统组成，应用方式为四象限高压变频拖动+中压变频低频备用拖动（备用）。

其中，英威腾高压四象限变频器采用矢量控制，可能量回馈运行，采用速度闭环与电流闭环控制，使得转矩控制动态响应迅速，从而获得良好的调速性能。该控制系统节电效果良好，提高了电网容量资源利用率。同时，三电平中压变频器拖动系统，采用三电平结构，输入谐波含量低。低频系统作为备用，系统稳定性强，效果良好。

相比之前使用两象限变频器的斜井提升方案，英威腾此次提供的高压矢量四象限变频拖动+中压变频低频备用拖动方案具有明显的优势。

（1）相比普通的两象限变频器更节能

英威腾Goodrive5000四象限变频器采用了IGBT模块作为整流装置，实现了能量的双向流通，在不需要外加任何装置的情况下，可以把再生能量回馈到电网，达到节能运行效果。

（2）减少电网侧谐波电流，满载时功率因数接近1

普通变频器由于采用二极管整流方式，会产生比重很大的谐波成分，对电网产生严重的污染，干扰其它设备的正常工作，甚至会引起其它设备的损坏，而Goodrive5000系列高压四象限矢量变频器采用IGBT模块作为整流装置，用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲，可以调整功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。

（3）采用三电平结构，输入谐波含量低，系统稳定性强

Goodrive3000系列中压三电平变频器结构简单，体积小，与两电平相比，用同样电压等级，器件可以实现2倍的电压输出，输出du/dt减小一半，相电压输出电平数增加，输出谐波减小，避免用户引功率因数以及谐波含量超标造成的罚款；可降低电机的共模电压和对电网的共模干扰；同时传输能力强，无需考虑负载电机位置，减少用户工程成本。

3　项目分析

本次天台山隧道工程中采用的英威腾四象限高压变频拖动+中压变频低频备用拖动的方案，既满足了对提升系统的运行效率以及能量管理的合理处理，又满足了提升系统安全稳定运行的要求，据现场反馈估算，初步运行节能效果约在15%~20%。

同时，传统调速系统在调速过程中消耗大量的转差功率、速度越低消耗的转差功率越大的问题，使用英威腾四象限变频调速方案后，可以完全避免，是一种不耗能的高效的调速方式，节能十分显著，取得了很好的经济效益。另外，该提升机采用英威腾高压-中压低频拖动双系统后，系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高，减少了运行故障和停工工时，节省了人力和物力，提高了物资使用效率。

摘自《自动化博览》2018年1月刊