abb变频器控制方式在煤矿电机车中的应用

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1、ABB变频器控制方式在煤矿电机车中的应用编辑：胡伟成摘要：本文主要介绍了湖南四菱工控技术有限公司基于ACS800变频器的DTC控制原理，结合煤矿或非煤矿电机车供电线路的特点，对煤矿井下架线式电机车的电控改造过程与效果，事实证明，ACS800变频器的交流调速技术方案是架线式电机车电控系统改造的优选方案，克服了传统电控系统的缺陷，调速精度高，运行可靠，而且节电效果显著，具有非常明显的经济效益和社会效益，在矿井运输系统中值得推广应用。关键字：ACS800变频器架线式电机车电控系统节能一、矿井电机车调速方式概况调速方式采用电阻调速和斩波脉冲调速1.电机车电阻调速系统在新星矿原来的电机车电控系统

2、是采用湘潭韶力电机车厂生产的直流电机车电阻调速电控系统，该电控系统是通过改变电枢电压的方式，由电阻降压达到电机车转速降低，电能一部份消耗在电阻上，其切换是通过调速手柄触头来实现的。2.斩波调速系统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。二、变频调速技术改造原因及变频调速的优点（一）变频调速改造原因(1)直流电动机结构复杂、造价高、耐潮性差，电枢和励磁绕组经常烧坏，故障率高、维修量大，维修费用高；(2)调速器维修量方面：电阻调速器由于凸轮控制触头的通与断,断开时产生的电弧,经

3、常烧蚀触头；在需要低速运行时，只有依靠在零挡和一挡的频繁切换来实现，经常烧蚀触头；所以维修量很大。（3）调速性能方面：①有级分档调速,不可能均匀调速,在低速行驶时司机需不停地在1档和零档转换来获得慢速运行;②调速器只能加速,不能减速,减速是靠电制动或手制动来实现;③直流电机的转速是随负载变化的,尤其是在下坡道运行时,机车可以开得飞快,容易出事故;④不允许司机突然加速,否则损坏电机和调速器。(4)由于控制器接触不良或接地，经常造成单机运行以及电气制动失灵，安全性能差；(5)电刷、换向器的磨损、烧蚀，刷架、刷盒的损坏，都将引起电枢换向器火花，造成接触电阻增大，电路压降大，电机牵引力矩减小，

4、影响正常生产；(6)在节能方面，由于直流调速器电机车带有电阻器运行,因此电能白白消耗在电阻上,同时由于电阻发热导致电阻瓷架和电阻片烧坏，电能浪费严重。(7)爬坡能力比较：直流电阻调速电机车只能在≤11‰的坡道上运行,由于没有零速制动功能,在上坡停车时机车会向下坡方向溜车,此时想用手制动,是来不及的。从以上调速方法来看，对企业经济效益和安全生产水平有很大的影响,在我矿井下现有的电机车电控系统故障频繁、维修量大、消耗材料配件多而且费用高，不能满足现生产需要。（二）变频调速优点该变频器调速系统与传统的调速系统相比，具有以下显著优点：1、三相交流异步电动机无换向器，电机不容易烧坏；2、由于机车

5、变频器采用了DTC控制方式，使得机车起动力矩大、起动时间短，提高了矿山的生产效率；3、起动运行平稳，操作人员有舒适感；起动电流从零开始，最大值也不超过额定电流的1.5倍，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求；4、机车在运行中减速或刹车，使电动机处于发电状态，通过变频器将电动机所发出的电能向电网回馈供电，产生了良好的节电效果，一般情况下变频机车与传统机车相比，节电效果达到30～40﹪；5、机车在拉弓断电或者在无电区的环境下运行时，电机通过动能转换成电能使变频器在一定时间内仍能正常工作，所具有的有电制动和无电制动功能极大的提高了机车的可操控性和安全性。三、改造方案及要求井下主要运输设备的直

6、流架线式电机车提出了特殊的要求：(1)为了降低改造费用，缩短施工时间，改造后的电机车还是在250V的直流架线下工作，因而采用的交流变频调速异步电动机必须工作在由直流250V逆变成的三相变频交流电下，电机的额定电压为185V(UL=UD/1.35)。同时三相交流电动机的机座必须符合原来的安装尺寸，对轮的尺寸和原来的一样，可以直接互换安装；(2)改造后的电机车的牵引力最低要达到22kN，以适应井下弯道多及机车、矿车掉道时的牵引力矩；(3)在架线弓子瞬时断电时，恢复后能够迅速起动并保持原运行状态；(4)改造后的电气系统应故障率低，维修量少，可靠性高；(5)备件消耗少，节约成本，节约电能。四、

7、变频器控制方式1、U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式：其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在