变频调速技术在防爆蓄电池电机车上的应用.pdf

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1、2011年第1期煤矿机电·101·适当，安装方向是否正确。正确地选择和安装疏水阀，及时发现使用中出现的问题可保证用汽设备安全、稳定、有效、长期的运行，降低能源消耗，提高经济效益。(收稿日期：2010-09一14)文覃编号：1001一08’74【2011J01一O101一01变频调速技术在防爆蓄电池电机车上的应用杨昕，赵良鹏，毕海泉(河南金马重型机械制造有限责任公司，河南义马472300)中图分类号：TD64+2：TM921．51文献标识码：B1应用变频调速技术的必要性防爆蓄电池电机车是煤矿生产所需的～种主要的运输设备，目前主要

2、采用直流电动机驱动。采用串激式调速方式，启动冲击大及机械传动，不能实现软启动。司机控制器采用带负荷切换，触头承受冲击电流较大，易短路烧坏触头，增加材料消耗；调速越挡不平稳，司机操作困难，操作检修又不便，电路保护系统不完善，安全性能差。随着交流变频调速技术的日益成熟并应用于生产中，交流电机和直流电机相比具有功率大、效率高、无电刷和换向器，维护成本小的优点，因此以交流电动机取代直流电动机应用在矿用蓄电池电机车上，已成为矿用蓄电池电机车发展的趋势。在蓄电池电机车推广应用变频调速技术，有利于提高机车调速性能，降低能耗，减少维修量，从而

3、更好地适应井下轨道运输发展的需求。2变频调速的性能(1)变频器采用直接转矩控制变频调速器采用直接转矩控制DTC(DirectTorqueCon-tml)实现电机车交流异步电动机的控制。其特征是控制定子磁链，直接在定子静止坐标系下，以空间矢量概念，通过检测到的定子电压、电流，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的磁链和转矩，获得转矩的高动态性能。在控制上除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器可以很容易得到磁链模型，并方便地估算出同步速度信息转矩模型。这也就构成了完整的电动机模型，方便地实现无速度传感器控制

4、。如果在系统中再设置转速调节器，则可进一步得到高性能动态转矩控制满足电机车在低速时的最大起动牵引力，使机车强劲有力。(2)变频器调速参数优化设置参照工业通用变频器参数设置的优点，针对不同的电机车进行参数优化设置。由于电机车自身重量、载重量、运行速度、起动和制动性能的要求不同，故需设置不同的启动频率、频率上限、加减速基准频率；设置不同的加减速时间(加减速加速度)，从而优化变频器参数，提高机车的动态性能和可靠性。(3)变频调速突出优点1)采用变频调速，节能降耗。2)性能可靠，寿命长，维护成本低。3)调速范围为精密无级调速，最低可调

5、到0．1Hz轮对转速至O．5r／min。4)可设定任何车速的限制，即使在下坡行驶时也不会超过所设定的时速。5)调速手柄不但可以使机车速度在设定速度范围内任意操控，而且当机车由高速调至低速运行时，机车仍按调定的低速运行，起到制动减速的作用。6)具有欠压报警功能，当蓄电池电压低于额定值85％时变频器停止工作，以防止蓄电池由于过放电而缩短其寿命。7)当某种情况下致使变频器温度上升超过85℃，调速器会自动封锁输出。8)调速器具有电动机短路、缺相、欠压保护功能。3电控原理本系列8t机车采用DXT-140(A)型防爆特殊型电源装置供电，电

6、源输出额定电压为140V，额定容量为440Ah；12t机车采用DXT-192(A)型防爆特殊型电源装置供电，电源输出额定电压为192V，额定容量为560Ah。电流通过隔爆插销连接器供给隔爆变频调速器，经变频调速器主回路逆变成三相交流输出。DTC隔爆变频调速器～拖二，拖动两台矿用隔爆型变频调速牵引电动机。8t机车DCl40V逆变成ACl00V供给两台ACl00V15kW的矿用隔爆型变频调速牵引电动机。12t机车DCl92V逆变成ACl40V供给两台ACl40V22kW的矿用隔爆型变频调速牵引电动机。变频调速器为逆变、变频、司控一

7、体化，采用I)TC零转速满转矩的直接转矩控制技术。4经济效益通过实际运行的实验数据得出：(1)1台变频机车年平均节约资金约为5．98万元。(2)单组电池充1次电，老蓄电池机车仅运行11趟次，变频调速机车可运行15趟次，可减少用电景36％，根据充电变电所月耗电量平均为14．5万kWh，电费按0．56Yr．／kWh计算，年节约电费35．1万元，每台机车节约电费2．19万元。(3)根据运行记录得知，使用变频调速的机车的蓄电池使用寿命要比其他机车延长11个月。(4)事故维修率低，维修量减少。从2008年6月14日运行以来，变频机车共计

8、发生故障14次，同期其他机车相比事故次数降低81％。设备安全性能得到提高，司控器实现无电流通断，杜绝了司控器在操作中打火现象，保证了操作人员的安全。(收稿日期：2010—09—10)