變頻調(diào)速技術(shù)在蓄電池電機車上的應(yīng)用

1、變頻調(diào)速技術(shù)在蓄電池電機車上的應(yīng)用摘要：礦用蓄電池電機車采用變頻調(diào)速技術(shù)，在實踐 中應(yīng)用，提高了井下運輸?shù)陌踩裕也僮鞣奖?，?jié)能顯 著。關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；電機車中圖分類號： U264.91+3.4 文獻標識碼 :A、八 、-前言煤礦井下平巷運輸一直采用架線電機車和蓄電池電機 車，這主要是因為直流電機比交流電機易于調(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)勢不再突出，而交 流電機本身的高效率與易維護等方面的優(yōu)勢以及它的寬調(diào) 速范圍和高調(diào)速精度讓專業(yè)人員對其青睞，也從而使得變頻 技術(shù)在很短的時間內(nèi)有了長足的進步。1 變頻電機的基本工作原理 交流電機產(chǎn)生磁路的主要機械部分是轉(zhuǎn)子線圈和定

2、子 線圈，兩者是相互獨立的。三相交流電進入定子線圈，會在 定子線圈中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場的旋轉(zhuǎn)速度即電機的同步 速度（ N1 ），而轉(zhuǎn)子線圈相對獨立于定子線圈，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。當旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生后會使 得閉合的轉(zhuǎn)子線圈做切割磁力線運動，便會在轉(zhuǎn)子線圈中產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢，形成電流。轉(zhuǎn)子線圈中有了電流，電磁力便 會形成磁矩， 轉(zhuǎn)子才會轉(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 IGBT 開關(guān)管（三個 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)動信號，U、V、W為三 相交流電輸出， VDC+ 和 VDC- 為蓄電池的正負極， 一個 IGBT 模塊對應(yīng)一相輸出。驅(qū)動信號控制著 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)過電機定子線圈后形成 近似于正弦波的電流來驅(qū)動交流電機。通常開關(guān)管的開關(guān)情 況是每個管子導(dǎo)通角為 180，彼此相隔 60角，因此在任何時刻都會有三個開關(guān)管導(dǎo)通，導(dǎo)通順序為1-6-3 ，6-3-2 ，3-2-5，2-5-4 ，5-4-1，4-1-6。任何時刻都不會有 IGBT1-IGBT2 或 IGBT3-IGBT4 或 IGBT5-IGBT6 中的任何一組同時導(dǎo)通， 否則會造成電源短路， 這是絕對不允許的。 因此在設(shè)計 IGBT 驅(qū)動時是非常嚴格的。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33000uF/250V 或4個3300 uF /450V的電解電容，用于平緩電源的波動； 逆變電路由3個IGBT模塊和6個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的各項數(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 ;輸出電流與負載有關(guān)， 一般在 190A250A ，負載越大，輸出電流越大，當電流大于 280A 時電路出現(xiàn)過流保護，致使機車停機，按下復(fù)位按鈕 可重啟機車。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 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 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，當出現(xiàn)故障時，只需按下復(fù)位按鈕，機車便能重 新運行。4.3 機車啟動、停止動作平穩(wěn)，安全性能好。變頻機車 在換向過程中不會像以前的斬波調(diào)速類機車那樣，一換向就 立刻有動作，而是在 35 秒內(nèi)將車停穩(wěn)然后再反向運行，也 就是說，車沒有停穩(wěn)是不會反向的。4.4 節(jié)約電能顯著。以前一組電瓶使用一個原班就需充 一次電，現(xiàn)在可以使用 3 個原班。每個原班機車按 16 小時 工作，一年按 300 天計算，電機功率因數(shù)取 0.85，需用系數(shù) 取 0.8 。每年節(jié)約電量P=30kw*2 臺*16 小時 *0.85*0.8*300 天*2/3=130560 度年節(jié)約電費： 130560*0.6 元 =78336 元。5 結(jié)束語 通過變頻電機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)濟效益和社會效益。不但提高的煤礦井下平 巷運輸?shù)陌踩?/p>