矿用直流斩波调速器介绍.doc

矿用直流斩波调速器介绍由于焦煤集团现阶段多采用斩波调速电机车，故下面针对这种调速方式再作一个专门介绍。一、 简介矿用直流斩波调速器适用于窄轨工矿电机车的直流电机实现启动、调速的配套产品。本产品在过去可控硅脉冲调速基础上改进、发展而来，斩波器功率管采用比可控硅元件性能更好的进口igbt绝缘栅双极型大功率晶体管元件，它是世界上最优秀的电力电子功率开关元器件，具有性能佳、开关频率高、驱动功率小、开断可靠、容量大、性能稳定等优点。因此，采用igbt斩波调速方案的机车具有无级调速、启动平稳、启动力矩大、保护功能全等特点。新型的igbt模块内部都设有过电流限制电路，能很好的保护机车电机和相关电器。斩波调速机车能在波动大的直流电网正常运行，输入电压允许在+20%至-30%的范围内波动；矿用架线式机车调速器还具有电制动的挡位。可以在很大程度上减少使用机车手制动的次数，使闸瓦片的磨损降低，减少维修量。传统的电阻调速是通过改变启动电阻的阻值来调节电机电压，调速过程中启动电阻会大量发热损耗大量电能；而igbt斩波调速是通过改变igbt导通和关断时间的比值调节电机平均电压，调速过程中能量损耗极小。所以在同等工况下斩波调速机车比电阻调速机车节能30%以上。二、 斩波调速器的组成：该调速器分蓄电池机车用调速器和架线式机车用调速器。蓄电池机车用调速器由外壳、司机控制器、斩波主机组成，斩波主机包括控制驱动盒、光电给定器、igbt模块（采用进口元器件）、dc/dc辅助开关电源模块、滤波电容共五部分。架线式机车用调速器由司机控制器、斩波主机箱、平波电抗器及制动电阻器四大部分组成。每台我公司出产的斩波调速器都印有“韶力牌”标志，谨防假冒产品。igbt是由场效应晶体管与大功率晶体管相结合的全控功率开关元件，其开关频率高，驱动功率小，当栅极施加+15v时，器件即导通，施加0或-15v时，器件即关断。控制驱动盒为斩波调速器的核心部分，由波形发生器、脉宽调制器、给定跟随器、过流放大器、脉冲渐宽电路组成，实现欠压保护、过压保护及igbt的驱动等功能。 光电给定器通过调速手柄主轴凸轮联动，当调速手柄进入牵引位时，接通控制驱动盒24v工作电源，通过调节光电给定器操纵件角度变化，输出04v给定电压，实现机车无级调速功能。辅助开关电源模块将输入电压转换成24v直流电，为控制驱动盒等提供24v稳定工作电源。三、 工作原理：在电源与电机之间接入一个igbt斩波调速器，它像通断极快的高速开关，通过改变导通和关断时间的长短的比值即占空比，来改变电机端平均电压值，以达到调速的目的。四、 操作规程：观察机车周围，无障碍及轨道信号灯允许通行的情况下，发出行车指令。 确定行车方向，移动司机控制箱反向手柄，反向手柄共有三个工作位，即“0”位、“向前”位、“向后”位，由于主回路未接通，操作反向手柄时触点是不带电转换的，为了做到无弧转换，主手柄与反向手柄之间设有机械联锁。将反向手柄置于“向前”位或者“向后”位，同时松开闸瓦，准备启动机车。司机操作主手柄由“0”位移至“合闸”位（约转动到30）。继续操作主手柄由“合闸”位移至“调节”位（约40），待三秒后继续操作。操作主手柄由“调节”位继续向前移动时（40至于120之间）机车处于调压位运行，主手柄驱动光电给定器光盘移动，即可改变vt1、vt2的导通脉宽，司机控制箱输出电压（即加在电动机上的端电压）也随着主手柄的前移不断提高到最大调节电压（其调压范围为098%输入电压），机车速度也不断提高。主手柄从130移至终点位置（约150）时，机车全电压运行。主手柄由全压位退回“0”位时的工作过程与上过程相反。司机可根据实际需要调解调速手柄在40至150之间来控制机车速度。当需要减速时，可将调速手柄在全压位逆时针方向移到合适位置，直至退回到“合闸”位或“0”位，司控器停止工作，机车靠惯性运行。主手柄由“全压”位返回“0”位，机车速度减小直至停止。当机车要换向运行时，必须将主手柄回“0”位后，待机车停稳之后，方可操作方向手柄实施换向操作。若机车在运行过程中出现轮子打滑时，可适当降低机车速度，并按运行方向扳动撒沙筒开关撒沙。 当机车在运行中出现故障，应及时处理。严禁在无调速情况下，将调速手柄扳至机械全速位运行。司控器不使用时，方向手柄应置于“0“位。司机离开机车时应取出方向手柄。五、 用户保养及注意事项：1、定期检查各部件紧固螺丝是否松动，尤其是滤波电容、igbt、续流二极管、防反二极管紧固螺丝。若松动，应及时拧紧。2、定期检查电机线圈的绝缘强度，应在2m以上，若达不到，则应及时处理。测量电机绝缘强度时，电机线圈与斩波器主机回路必需断开。3、定期检查给定器内微动开关工作是否正常，给定器输出电压是否在04v之间线性变化。4、定期用500型万用表欧姆档检测电容的充放电情况（最好用电容表测量其容量值），当电容容量不足时，应及时更换，否则将危及igbt工作安全。5、定期检查各接插件是否插接牢靠，若松动，应及时处理。司机在操作机车时，请尽量使机车工作在全速位，不宜长时间在调速位工作。司控器散热板设有85的温度开关，如果机车出现频繁停机的现象，则司机及维修人员需对机车进行检查，检查机车是否长期处于调速位拖重载的工况，检查司控器的散热情况及全速位旁路开关接触状况。在进行机车维护时，请注意检查igbt模块是否紧贴散热底板，司控器散热铝板是否紧贴司控器外壳，紧贴是指两个面紧贴接触，而非点接触。机车在运行过程中，如温度过高（司控器外壳背面有烫手的感觉）而停机，则稍等一段时间，待温度下降后，将主手柄归零复位，机车即能恢复工作，不需做任何处理，不属于故障现象。若操作手柄扳倒调速位，机车不动时，严禁继续扳到全速位使用，否则将引起全速开关烧坏，同时对电机以及齿轮均会有冲击，甚至损坏。停车时一般将主手柄归零，再用制动手轮刹车，禁止采用打反方向的方法停车。主手柄未归零时严禁使用制动手轮强制刹车。贮存期超过一年使用时，应先做轻载试车。在更换电机或者大修后，请注意在试车时，要确保两台电机旋转方向一致，否则一开车电机就会严重过载。六、 常见问题及解决方法（1） 控制电路部分：观察控制盒15v绿色指示灯和红色故障指示灯。控制盒指示绿灯亮：说明控制盒供电电路（辅助电源、给定器内微动开关）正常。控制盒指示绿灯不亮：检查给定器内微动开关及给定器输出插座是否接触良好，相关连线是否断开，给定器有无04v电压输出。检查给定器及给定器插座、线路、传动装置是否松动或断开，将其修复或更换。若控制盒驱动指示红灯亮或闪烁，则可能是控制驱动盒坏，也可能是igbt损坏；igbt损坏则更换，控制驱动盒坏则更换控制驱动盒，若确实判断控制盒损坏，更换之前先检查igbt是否损坏，只有确保igbt正常后，才能通电试车。检查辅助电源输入（红色）和输出（绿色）的指示灯是否都亮，若都不亮，则更换辅助电源。若给定器和辅助电源都正常，则控制盒坏，需更换。（2） 主电路部分：主电路未接通。 igbt开路（此时控制盒驱动指示红灯会闪烁），更换igbt。（3） 电机电路部分：反向鼓接触不良，电机线圈开路或相应线路断开，碳刷磨损过多。将其修复或更换。（4） 车能调速但速度不够1、机车超载，减轻负载。2、机械故障，制动闸瓦未完全松开。检查机械部分，将其修复。3、更换控制盒或电流传感器。4、给定电压（adj）不够，低于3.5v，检查给定器，将其修复或更换。5、单电机工作，检查电机及换向鼓。（5） 机车失控司控器调速手柄刚进入合闸位，机车突然进入全速，即为失控。1、电容松动或电容无容量，引起igbt击穿。紧固或更换电容，更换igbt。2、给定器损坏，给定电压在3.5v以上，或为某一固定值。更换给定器。3、电机线圈s1-2或c2-2接地。将其修复或紧固。4、全速开关粘结。将其修复或更换接触头。（6） 主手柄刚吸合，便烧主电源保险1、电机线圈绝缘强度不够、短路或搭铁。将其修复或更换。2、电容击穿或电源正负极短路。更换电容或检查电源电路。3、igbt和续流二极管击穿。更换igbt和续流二极管。维修注意事项：1、检修前务必先断开电源，同时将储能电容放电完后，方可操作。即在电源断开情况下将电机车调速手柄推到“全速”位，使电容上储存的电量放完后，才能开箱维修。2、维修时，切忌盲目更换元件，应根据电气原理分析，找出故障部位，分析损坏原因。在确认需更换元件时，请选用同规格、型号的配件，最好选用制造厂家配件，以确保机器正常运行。3、控制盒是整个调速系统的核心部位，其要求较严格，请不要随便乱动其元件，控制盒原则上不要求用户维修，能判断其好坏即可。4、更换igbt和防反二极管时，务必使其散热面平整、光滑，并均匀涂上导热硅脂。紧固时应对角拧紧螺丝，确保其工作温度能有效地传到散热板上。5、电容属易损件，更换时应注意其极性，其正负极螺丝要上紧，不能松动，且定期检查。若不能紧固，则应更换，否则将危及igbt工作安全。6、应判断igbt正常后，才能更换控制盒。否则，igbt（g、c）击穿后，高压将从igbt的g串入控制盒，继续损坏新的控制盒。7、维修主机时，应注意铝板底部平整，无划痕、灰尘及其它物质；更换主机时，应注意铝散热板与司控器外壳接触面完全接触（无缝隙），使铝板温度能有效地通过司控器外壳散热。8、维修结束后，将维修情况记录清楚。（7） igbt好坏的判断：1、首先将控制端g、e用铜线短接，用500型万用表欧姆档测量，黑表笔（实际电表内接电池正极）接c极，红表笔接e级，表针不动。然后，黑、红表笔对调测量，表针偏转较大（用x1档时，1020），最后拆掉铜线，测量控制端，若正反向都不通，则初步判断igbt正常。2、用表x10k档（内接有9v电池）黑表笔接g，红表笔接e，即在控制端加正向电压，再将黑表笔移接c，此时万用表读数很小。然后将红表笔接g，黑表笔接e，即在控制端加反向电压，再将黑表笔接c，红表笔接e，此时万用表读数为无穷大，则证明该igbt控制特性正常。否则，则不正常。3、万用表x10k档测试c、e、g对底板绝缘电阻时，万用表指针应不动。为无穷大时为正常，否则为不正常。（8） 控制驱动盒好坏判断控制驱动盒正常与否，可以通过观察+/-15v绿色指示灯和驱动指示红灯t1、t2来判断。当cn1的2（红色）、3（黑色）脚有24v电压输入时，绿灯全亮，而红灯不亮时，则一般为正常；红、绿灯全不亮时，则控制驱动盒坏了；绿灯亮，红灯也亮时，应检查igbt或igbt驱动线中隔离二极管是否开路，若igbt或igbt驱动线中隔离二极管均正常，则控制驱动盒坏。由于控制驱动盒参数要求比较严格，需特殊仪器设备才能检测，若控制驱动盒出现问题，可寄回我公司进行检修。我公司配有控制驱动盒测试仪，可直接测试控制驱动盒的好坏（测试仪也能用于检测光电给定器检测）。（9） 光电给定器好坏判断用500型万用表x1档或x10档测量微动开关通断，若万用表读数趋近于零，则为正常。反之，电阻很大或开路为不正常，需更换。当光给定器接入电路中，插座5（橙色）、6（黑色）脚之间有15v工作电压时，调节光电给定器操纵件时，4脚（白色）应随操纵件转动角度变化输出04v电压，则为正常。若全速开关刚吸合时，输出电压仍低于3.5v，则为不正常，需修理或更换。（10） 辅助电源好坏判断观察辅助电源输入指示红灯和24v输出绿灯，当红灯和绿灯均亮时，一般为正常。当绿灯亮、红灯不亮