永磁同步电动机在蓄电池电机车中应用

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1、2012年第8期中州煤炭总第200期永磁同步电动机在蓄电池电机车中的应用戚小颖，刘晓鹏，李伟(平煤股份十矿，河南平顶山467021)摘要：传统蓄电池电机车通常采用直流串激电动机作为牵引电动机，存在调速性能差、能耗大、电池寿命短、机械磨损大等缺点。为此，提出了以永磁同步电动机作为蓄电池电机车的牵引电动机，并开发了变频调速装置。该装置采用IPM模块实现逆变器主电路及驱动电路，以DSP为核心设计专用控制器，实现电机车的传动控制和工艺控制，使系统制动距离短、调速精准、效率高、故障少。关键词：永磁同步电动机；蓄电池电机车；变频调速装置中图分类号：TD642文献标志码：B文章编号：1003—0506(2

2、012)08—0085—03目前煤矿所用的传统蓄电池电机车普遍采用直永磁同步电动机的设计。包括矿用永磁电动机的电流串激电动机作为牵引电动机，用凸轮控制器切换磁设计理论、低电压条件下大扭矩永磁同步电动机串接于电动机电枢回路的电阻，进行电机车的启动设计、永磁同步电动机隔爆设计等。②蓄电池电机和调速等控制。这种控制方式存在调速性能差、能车用隔爆型调速器的研制。以目前工业领域最先进耗大、电池寿命短、机械磨损大等缺点。据统计，1的IPM模块和DSP为核心，设计满足逆变器和电机台8t的电机车每年浪费的电能为38000kW·h。车的调速器控制电路。③电机车驱动、制动专用控随着晶闸管的问世，人们逐渐利用脉冲

3、即可控硅斩制电路的设计。解决低速情况下驱动输出的大力矩波器调速的方法来解决直流电机车的调速问题，问题，同时，电气制动过程中输出符合电机车运行特但由于晶闸管技术性能差，导通容易但不能自行关性曲线的力矩，从而缩短制动距离，提高电机车运行断，调速过程中会出现失控现象。因此，改进蓄电池的安全性能。④低功耗技术的研究。降低控制器的电机车的调速方式非常必要。为此，本文提出了以损耗，使其效率大于95％，同时采用有效的散热技永磁同步电动机作为蓄电池电机车的牵引电动机，术，保证功率开关器件安全可靠运行，满足防爆产品并开发了相应的变频调速装置。散热的要求。⑤研究实用有效的抗振方法，以提高l永磁同步电动机及其驱动

4、装置要求控制器的可靠性和运行寿命。⑥使蓄电池检测技术与调速器控制技术相结合，将电池管理系统整合到在永磁同步电动机中，永磁体取代了传统的电传动控制系统中，确保电池不过放，且制动过程中可激磁磁极，并采用矢量控制技术进行控制，消除了转对电池进行能量回馈充电，有效提高电池的使用效子的滑环和电刷，实现了无刷结构，缩小了转子体率和使用寿命，降低运行成本。积；省去了激磁直流电源，消除了激磁损耗和发热，可获得接近直流驱动系统的机械性能和较宽的调速2永磁同步电动机控制系统范围，具有响应快、效率高、功率密度高等优势。控制系统总体设计目标是设计出适合蓄电池电且其调速器具有电压、速度和故障信号显示，蓄电池机车的永磁

5、同步电动机和与之相适应的控制系统，欠压保护，甲烷监测报警断电等功能。每台电机车将永磁同步电动机、调速器和蓄电池电机车设计成配备2组电源，1用1备，电机车撒砂装置能确保启符合煤矿井下使用要求的成套产品。动、加速、制动时有足够的粘着系数等。2．1基本组成及原理将永磁同步电动机及其调速器应用到煤矿蓄电永磁同步电动机由定子和转子2大部分组成。池电机车中是目前的研究热点，实现过程中，对永磁定子是指电动机在运转时静止不动的部分，主要由同步电动机及其驱动装置有一些具体要求。①矿用硅钢片、电机绕组、机壳以及端盖等部分组成，其与异步电动机的定子结构基本相同。理论上，当空间收稿日期：2012—03—01作者简介

6、：戚小颖(1977一)，女，河南平顶山人，助理工程师，2009上给三相对称绕组通人时间上对称的三相电流时，年毕业于解放军信息工程大学，现从事煤矿机电运输技术研究工作。就会产生一个空间旋转磁场，同步转速N=60f／p。·85．2012年第8期中州煤炭总第200期永磁同步电动机定子与转子如图1所示。转子指电步电动机，永磁同步电动机调速器中包括输人控制动机在运行时可转动的部分，采用永久磁铁励磁，通电路部分、逆变电路部分、输人与显示部分，对电动常由磁极铁心、励磁绕组、永磁磁钢及磁轭等部分组机实行集中控制。电动机与永磁同步电动机调速器成。磁极铁心由钢板冲片叠压而成，磁极上套有励之间具有一组信号线，主要

7、用于将永磁同步电动机磁绕组，励磁绕组两出线端接到2个集电环上，再通的温度、速度、转子位置等信号传人永磁同步电动机过与集电环相接触的静止电刷向外引出。励磁绕组调速器，永磁同步电动机调速器可根据检测到的信由直流励磁电源供电，通过正确的连接，可以使相邻号对电动机进行有效控制，当电动机出现温度或其磁极的极性呈现N极与S极交替排列。其主要作他异常情况时，系统会调整控制或报告故障。用是在气隙内产生足够的磁感应强度，并同通