柴憲芬

【摘要】本文研制了適用于多車型、多功能礦用機車用變頻器，削除了普通電機車以及斬波調速電機車存在的安全隱患。

【關鍵詞】礦用機車；變頻器；精密無級調速

0概述

變頻調速電機車既可以使用價格相對便宜、故障率低的交流電機，而且交流電機使用范圍廣泛，工人更為熟悉且容易接受。變頻器在控制運行方面有著強大的功能，可以進行不同方式的控制以及滿足多種運行條件。

１變頻調速器的技術指標

直流輸入電壓330-670V，額定輸出功率44KW，輸出電壓三相380V，頻率控制范圍0-50Hz。

標準功能：電流限幅、轉矩提升、轉速追蹤和掉電再起動、跳躍頻率、頻率上下限控制、載波頻率調整、加減速時間可調、加減速模式可變、直流制動、多段速度、程序運行、擺頻運行、PID調節(jié)控制。

保護功能：短路、過載、輸出缺相、過流、過熱、過壓、欠壓、參數設置錯誤和外部故障。

２工作原理

變頻調速器的原理框圖如圖1所示，調速器由三部分組成：

（1）直流輸入及濾波電路；

（2）IGBT三相全橋逆變電路；

（3）電源驅動及控制電路。

工作原理為：電機車由電容器提供380-600V直流電源，直流電通過濾波電路輸入IGBT三相全橋逆變電路實現(xiàn)“直—交”變換，成為電壓和頻率均可調的三相交流電，供電機車兩臺交流變頻調速電動機工作，其中控制電路方式采用電壓空間矢量控制正弦波SVPWM提供調制信號。將電容器提供的直流電壓變成不同的交流電，使電動機獲得無級調速所需的電壓、電流和頻率，從而實現(xiàn)對電機速度的控制與調節(jié)。

圖1變頻調速器電氣原理方框圖

３圖紙設計

根據變頻器工作原理和參數，內部元器件型號如下：

R:鋁殼電阻，20Ω/150W；

KM:接觸器，SC-N1；

L:直流電抗器；

電解電容器組：水泥電阻R1-R4（50kΩ/10W），電解電容C1-C4（3900MF/400V）；

IGBT單元：德國優(yōu)派克FF200R12KE3；

HALL：電流傳感器，CSCA0300A00B15B01。

主回路接線如圖2所示。

圖2變頻器主回路接線圖

變頻器的控制部分由電源驅動板、控制板以及DC-DC板組成。其中電源驅動板的作用是接受控制板給定的信號然后驅動IGBT導通，同時檢測溫度、電流、電壓等信號并進行保護?？刂瓢逯饕墙邮軋D形終端鍵盤或者外部給定的信號，處理后通過數據線將指令傳給電源驅動板。DC-DC板主要是將輸入的直流高電壓變換成24V，分別供給風扇、接觸器和驅動電源板用。

４產品特點和功能

該變頻器適用于礦用架線式電機車、礦用一般型速充式電機車以及速充式有機超級電容器電機車，作為控制機車啟停、加速、減速等運行狀態(tài)的調速設備，變頻器具有以下特點和功能：

（1）調速范圍為精密無級調速，最低頻率可調至0.1Hz，最低車輪轉速可調至1r/min；

（2）可設定車速的限制，而這種設定的車速即使在下坡行駛時也不會超過設定的轉速；

（3）變頻器的零位即是制動位置，當機車由高速降至低速運行時，盡管機車有高速的慣性，但機車的電機和車輪仍按調定的速度運行。實際上，此時電機起到了制動減速作用；

（4）設有溫度自動檢測功能，當因司機操作不當致使電機溫升過高≥85℃，調速器自動封鎖輸出；

（5）具有電動機短路、缺相、過電壓、欠電壓保護功能；

（6）具有低速超強的轉矩性能。

５結語

該變頻器可靠、簡單、舒適的操作方式，保障了工人的安全，減輕了工人的勞動強度，給廣大職工帶來了便利。去掉制動電阻，實現(xiàn)再生能量制動，完全符合國家節(jié)約能源的政策。

［責任編輯：曹明明］