基于单片机的变频调速技术在矿用电机车上的应用

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1、器翟錾基于单片机的变频调速技术在矿用电机车上的应用磊～．：：｜ｔ÷ｃ一；＃；，荔基于片机的变ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０ｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅｉｎＣ０ａｌＭｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐ频调徐。欢胡津津速技ＸｕＨｕａｎＨｕＪｉｎｊｉｎ术（ＡｎｈｕｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌ（安徽电子信息职业技术学院，安徽蚌埠２３３０３０）ＣｏｌｌｅｇｅｏＹＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｎｈｕｉＢｅｎｇｂｕ‘２３

2、３０３０）在矿用电摘要：针对矿用直流架线电机车在调速过程中采用落后的直流电机方式及浪费大量电能的问题．提出了一种由交流异步电动机拖动电机车的调速系统方案。逆变器采用电压空间矢量控制方式．利用单片机生成ＰＷＭ波．优化了系统的调速性机车上能。关键词：架线电机车：单片桃ＳＶＰＷＭ中图分类号：ＴＮ３８０．２．文献标识码：Ａ’文章编号：ｌ６７ｌ一４７９２一（２００８）５一００１１－０３．的应用ＡｂｓｔｍｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓａｉｍｅｄａｔａｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｗａｓｔｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆ

3、ｒｏｍｔｈｅｓｐｅｅｄａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｔｉｏｎｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｕｓｅｏｆｔｈｅｂａｃｋｗａｒｄｓｐｅｅｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｗａｙ－ｄｉｒｅｃｔｍｏｔｏｒ．ＴｈｅｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａＦｌｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｏｗｏｔｉｖｅｗｈｉｃｈｉｓｄｒｏｖｅｄｂｙＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ｓｐｅｅｄ－ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｖｅｒｔｅｒＵＳｅＳｔｈｅＶｏｌｔａｇｅ－

4、ｓｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌａｎｄｕｓｅｓｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅＰＷＭｗａｖｅ，ＳＯｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄ－ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：ＯｖｅｒｈｅａｄＬｉｎｅＥｌｅｃｔｒｉｃＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅ；ＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐ；ＳＶＰＷＭ”０引言直流电动机是目前煤矿架线电机车上应用最广泛的牵引动力源，采用恒定的直流电源供电。直流电动机机车为了限流和获得起动和制动平稳的目的，起动、调速和制动都运用．电阻直接控制，但效果不甚理

5、想，同时既耗电，控制设备又极易损坏，需要经常维修。若用交流电动机采用变频调速器后，电机车比较容易实现平稳起动，无级调速以及再生制动，能耗降低，且变频调速的性能好，调速范围大，静态稳定性好。交流电动机制造成本远远低于同功率的直流电动机，而且使用寿命长，维护简便。因此，用交流电动机取代直流电流整流成直流，然后再将直流逆变成交流，在逆变过程中控制逆变器件的导通频率可得到不同频率的交流电，其变频范围原理上没有限制，可以达到工频的２００％。电机车宜采用交一直一交变频方法，主要原因是现有的供电系统已有交一直整流部分，而且架空供电系统采用单相直流电比三相交流

6、电要方便容易。在每台电机车上设置一套逆变装置，将从架空电网上获取的直流电逆变成频率可调的三相交流电，从而能采用最简单的三相异步交流电动机取代直流电动机。・电机车要以多大的速度行驶，都可以通过改变电源频率来实现。２逆变器的控制动机进行调速是解决以上问题的好方案。本文重点论述的就２．１ｓｖＰｗＭ的控制原理是采用变频调速技术来解决架线电机车的调速问题。目前，在交流异步电机调速方面，脉宽调制ＰＷＭ（ＰｕＩｓｅ１变频调速方法ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）控制技术已广泛应用于高性能变频调速变频调速一般都是针对交流供电系统和交流用电设备来说的。通

7、过改变交流电源频率来改变电动机转速从而达到调速目的变频调速方法有两种：一是交一交直接变频，二是交一直一交变频。交一交变频因变频范围窄，仅是工频的４０％，系统。在异步电机中，需要输人三相正弦电流的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场，从而得到恒定的电磁转矩。鉴于．此，把逆变器和异步电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制ＰＷＭ电压，使得磁链的轨迹靠电压空间矢量相加得到，ｆ做用在大功率低速设备中；交一直一交变频原理是先将交这样就形成了电压空间矢量脉宽调制ＳＶＰＷＭ（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｌ万方数据．∥：二：蠹。。。穸圈ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄ

8、ｕｌａｌ；ｉｏｎ）技术．ＳＶＰＷＭ控制方法与经典的▲Ｐ帆控制方法相比，具有直流电压利用率高、控制简单，损ｊ；耗较小，便于数字化方案实