变频调速技术在蓄电池电机车上的应用

1、变频调速技术在蓄电池电机车上的应用摘要：矿用蓄电池电机车采用变频调速技术，在实践 中应用，提高了井下运输的安全性，而且操作方便，节能显 著。关键词：变频技术；电机车中图分类号： U264.91+3.4 文献标识码 :A、八 、-前言煤矿井下平巷运输一直采用架线电机车和蓄电池电机 车，这主要是因为直流电机比交流电机易于调速。随着变频 技术的日益成熟，直流斩波调速技术的优势不再突出，而交 流电机本身的高效率与易维护等方面的优势以及它的宽调 速范围和高调速精度让专业人员对其青睐，也从而使得变频 技术在很短的时间内有了长足的进步。1 变频电机的基本工作原理 交流电机产生磁路的主要机械部分是转子线圈和定

2、子 线圈，两者是相互独立的。三相交流电进入定子线圈，会在 定子线圈中产生旋转的磁场，磁场的旋转速度即电机的同步 速度（ N1 ），而转子线圈相对独立于定子线圈，且转子线圈 是闭合的（可视为短路） ，也就是说在一开始，转子线圈因没有任何外界能量的作用保持静止。当旋转磁场产生后会使 得闭合的转子线圈做切割磁力线运动，便会在转子线圈中产 生感应电动势，形成电流。转子线圈中有了电流，电磁力便 会形成磁矩， 转子才会转起来。 也就是说， 转子的速度 （ N2） 是滞后于同步速度的，而且不可能达到同步速度，总是略低 于同步速度。 由于 N1 与 N2 总存在着差异， 异步电机也因此 而得名。这里的调速，调

3、的自然是转子的转速N2 ，我们把2 三相逆变电路工作原理 机车用的是蓄电池直流供电，因此，需要将直流电逆变 成三相交流电以供电机使用。逆变是一种将直流电变为交流 电的技术。这里我们用六个 IGBT 开关管（三个 IGBT 模块） 作为三相逆变电路的主回路，如图1。图1中的s1s6为6路脉冲驱动信号，U、V、W为三 相交流电输出， VDC+ 和 VDC- 为蓄电池的正负极， 一个 IGBT 模块对应一相输出。驱动信号控制着 IGBT 管子的开通与关 断。三相交流电的每一相之间相差120的相位角差，其具体的工作波形图如下。由波形图可知， 三相相间电压输出成 T/3 的相位差关系， 其三相的线电压也

4、可以很接近于交流电。实际上从逆变电路 输出的电压并不是正弦波，而是在经过电机定子线圈后形成 近似于正弦波的电流来驱动交流电机。通常开关管的开关情 况是每个管子导通角为 180，彼此相隔 60角，因此在任何时刻都会有三个开关管导通，导通顺序为1-6-3 ，6-3-2 ，3-2-5，2-5-4 ，5-4-1，4-1-6。任何时刻都不会有 IGBT1-IGBT2 或 IGBT3-IGBT4 或 IGBT5-IGBT6 中的任何一组同时导通， 否则会造成电源短路， 这是绝对不允许的。 因此在设计 IGBT 驱动时是非常严格的。3 变频司控器功能方框图及其基本参数蓄电池供电给逆变电路、 直变器和主板。

5、8T 车，蓄电池 电压为140V ,2T车为192V ;滤波电路为1个33000uF/250V 或4个3300 uF /450V的电解电容，用于平缓电源的波动； 逆变电路由3个IGBT模块和6个2 UF/1200V的无感电容组 成。司控器工作的基本参数： 此表为司控器在正常条件下工作时的各项数据，其输入 直流电压过压为额定输入电压的 1.2倍，欠压为额定输入电 压的0.8倍；输出电压VO - VI/1.414 ;输出电流与负载有关， 一般在 190A250A ，负载越大，输出电流越大，当电流大于 280A 时电路出现过流保护，致使机车停机，按下复位按钮 可重启机车。4 应用效果4.1 安装调试

6、简单。安装过程中只需特别注意电源正负 极不能接反，如果接反将导致其内部的电解电容炸毁，也会 在一定程度上毁坏电路。4.2 使用操作简单方便，主、副司控之间没有任何操作 上的冲突，当出现故障时，只需按下复位按钮，机车便能重 新运行。4.3 机车启动、停止动作平稳，安全性能好。变频机车 在换向过程中不会像以前的斩波调速类机车那样，一换向就 立刻有动作，而是在 35 秒内将车停稳然后再反向运行，也 就是说，车没有停稳是不会反向的。4.4 节约电能显著。以前一组电瓶使用一个原班就需充 一次电，现在可以使用 3 个原班。每个原班机车按 16 小时 工作，一年按 300 天计算，电机功率因数取 0.85，需用系数 取 0.8 。每年节约电量P=30kw*2 台*16 小时 *0.85*0.8*300 天*2/3=130560 度年节约电费： 130560*0.6 元 =78336 元。5 结束语 通过变频电机车在滴道盛和煤矿三井的应用，半年来， 取得了明显的经济效益和社会效益。不但提高的煤矿井下平 巷运输的安全性