變頻調(diào)速技術(shù)在蓄電池電機(jī)車上的應(yīng)用

1、變頻調(diào)速技術(shù)在蓄電池電機(jī)車上的應(yīng)用摘要：礦用蓄電池電機(jī)車采用變頻調(diào)速技術(shù)，在實(shí)踐 中應(yīng)用，提高了井下運(yùn)輸?shù)陌踩?，而且操作方便，?jié)能顯 著。關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；電機(jī)車中圖分類號(hào)： U264.91+3.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A、八 、-前言煤礦井下平巷運(yùn)輸一直采用架線電機(jī)車和蓄電池電機(jī) 車，這主要是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)比交流電機(jī)易于調(diào)速。隨著變頻 技術(shù)的日益成熟，直流斬波調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不再突出，而交 流電機(jī)本身的高效率與易維護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)以及它的寬調(diào) 速范圍和高調(diào)速精度讓專業(yè)人員對(duì)其青睞，也從而使得變頻 技術(shù)在很短的時(shí)間內(nèi)有了長足的進(jìn)步。1 變頻電機(jī)的基本工作原理 交流電機(jī)產(chǎn)生磁路的主要機(jī)械部分是轉(zhuǎn)子線圈和定

2、子 線圈，兩者是相互獨(dú)立的。三相交流電進(jìn)入定子線圈，會(huì)在 定子線圈中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場的旋轉(zhuǎn)速度即電機(jī)的同步 速度（ N1 ），而轉(zhuǎn)子線圈相對(duì)獨(dú)立于定子線圈，且轉(zhuǎn)子線圈 是閉合的（可視為短路） ，也就是說在一開始，轉(zhuǎn)子線圈因沒有任何外界能量的作用保持靜止。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生后會(huì)使 得閉合的轉(zhuǎn)子線圈做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，便會(huì)在轉(zhuǎn)子線圈中產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成電流。轉(zhuǎn)子線圈中有了電流，電磁力便 會(huì)形成磁矩， 轉(zhuǎn)子才會(huì)轉(zhuǎn)起來。 也就是說， 轉(zhuǎn)子的速度 （ N2） 是滯后于同步速度的，而且不可能達(dá)到同步速度，總是略低 于同步速度。 由于 N1 與 N2 總存在著差異， 異步電機(jī)也因此 而得名。這里的調(diào)速，調(diào)

3、的自然是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速N2 ，我們把2 三相逆變電路工作原理 機(jī)車用的是蓄電池直流供電，因此，需要將直流電逆變 成三相交流電以供電機(jī)使用。逆變是一種將直流電變?yōu)榻涣?電的技術(shù)。這里我們用六個(gè) IGBT 開關(guān)管（三個(gè) IGBT 模塊） 作為三相逆變電路的主回路，如圖1。圖1中的s1s6為6路脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，U、V、W為三 相交流電輸出， VDC+ 和 VDC- 為蓄電池的正負(fù)極， 一個(gè) IGBT 模塊對(duì)應(yīng)一相輸出。驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制著 IGBT 管子的開通與關(guān) 斷。三相交流電的每一相之間相差120的相位角差，其具體的工作波形圖如下。由波形圖可知， 三相相間電壓輸出成 T/3 的相位差關(guān)系， 其三相的線電壓也

4、可以很接近于交流電。實(shí)際上從逆變電路 輸出的電壓并不是正弦波，而是在經(jīng)過電機(jī)定子線圈后形成 近似于正弦波的電流來驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)。通常開關(guān)管的開關(guān)情 況是每個(gè)管子導(dǎo)通角為 180，彼此相隔 60角，因此在任何時(shí)刻都會(huì)有三個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通，導(dǎo)通順序?yàn)?-6-3 ，6-3-2 ，3-2-5，2-5-4 ，5-4-1，4-1-6。任何時(shí)刻都不會(huì)有 IGBT1-IGBT2 或 IGBT3-IGBT4 或 IGBT5-IGBT6 中的任何一組同時(shí)導(dǎo)通， 否則會(huì)造成電源短路， 這是絕對(duì)不允許的。 因此在設(shè)計(jì) IGBT 驅(qū)動(dòng)時(shí)是非常嚴(yán)格的。3 變頻司控器功能方框圖及其基本參數(shù)蓄電池供電給逆變電路、 直變器和主板。

5、8T 車，蓄電池 電壓為140V ,2T車為192V ;濾波電路為1個(gè)33000uF/250V 或4個(gè)3300 uF /450V的電解電容，用于平緩電源的波動(dòng)； 逆變電路由3個(gè)IGBT模塊和6個(gè)2 UF/1200V的無感電容組 成。司控器工作的基本參數(shù)： 此表為司控器在正常條件下工作時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，其輸入 直流電壓過壓為額定輸入電壓的 1.2倍，欠壓為額定輸入電 壓的0.8倍；輸出電壓VO - VI/1.414 ;輸出電流與負(fù)載有關(guān)， 一般在 190A250A ，負(fù)載越大，輸出電流越大，當(dāng)電流大于 280A 時(shí)電路出現(xiàn)過流保護(hù)，致使機(jī)車停機(jī)，按下復(fù)位按鈕 可重啟機(jī)車。4 應(yīng)用效果4.1 安裝調(diào)試

6、簡單。安裝過程中只需特別注意電源正負(fù) 極不能接反，如果接反將導(dǎo)致其內(nèi)部的電解電容炸毀，也會(huì) 在一定程度上毀壞電路。4.2 使用操作簡單方便，主、副司控之間沒有任何操作 上的沖突，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，只需按下復(fù)位按鈕，機(jī)車便能重 新運(yùn)行。4.3 機(jī)車啟動(dòng)、停止動(dòng)作平穩(wěn)，安全性能好。變頻機(jī)車 在換向過程中不會(huì)像以前的斬波調(diào)速類機(jī)車那樣，一換向就 立刻有動(dòng)作，而是在 35 秒內(nèi)將車停穩(wěn)然后再反向運(yùn)行，也 就是說，車沒有停穩(wěn)是不會(huì)反向的。4.4 節(jié)約電能顯著。以前一組電瓶使用一個(gè)原班就需充 一次電，現(xiàn)在可以使用 3 個(gè)原班。每個(gè)原班機(jī)車按 16 小時(shí) 工作，一年按 300 天計(jì)算，電機(jī)功率因數(shù)取 0.85，需用系數(shù) 取 0.8 。每年節(jié)約電量P=30kw*2 臺(tái)*16 小時(shí) *0.85*0.8*300 天*2/3=130560 度年節(jié)約電費(fèi)： 130560*0.6 元 =78336 元。5 結(jié)束語 通過變頻電機(jī)車在滴道盛和煤礦三井的應(yīng)用，半年來， 取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。不但提高的煤礦井下平 巷運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>