變頻調速在蓄電池電機車中的應用

趙新奇,郭朝陽（平頂山天安煤業股份有限公司四礦,河南　平頂山　467000）

變頻調速在蓄電池電機車中的應用

趙新奇,郭朝陽
（平頂山天安煤業股份有限公司四礦,河南平頂山467000）

摘要：礦用蓄電池電機車采用的是變頻調速技術，這種技術在實踐中得以科學應用不僅可以提高井下運輸的可靠性、安全性，而且操作起來非常方便，節能效果也比較突出。本文全面介紹了變頻調速技術在蓄電池電機車中應用的必要性，詳細描述了變頻調速技術的性能，并在此基礎上對變頻調速在蓄電池電機車中的應用效果進行了深入的探討和分析。

關鍵詞：蓄電池電機車；變頻調速；應用

0　前言

一直以來，煤礦井下平巷運輸采用的都是架線電機車和蓄電池電機車。采用這兩種電機車的主要原因是直流電機比交流電機更易于調控速度。然而伴隨著變頻技術的漸趨成熟，直流斬波調速技術失去了優勢地位，其優勢難以顯現，而交流電機本身具有的易維護、高效率等方面的優勢以及寬調速范圍和高調速精度越來越引起專業人員的注意，也因此使得變頻技術能夠在很短的時間內取得較大的進步。

1　變頻調速在蓄電池電機車中應用的必要性

煤礦生產應用的一種關鍵輸送裝置是蓄電池電機車，當今重點應用的驅動是直流電動機。實施串激式調速的手段，機械傳動與啟動沖擊比較大，不可以進行軟啟動。借助帶負荷切換的司機控制器，觸頭承受比較大的沖擊電流，這容易出現短路使觸頭燒壞，進而使消耗的材料增加。并且，越檔調速不夠平穩，司機難以操作，不便于檢修和操作、缺少健全的電路保護系統和安全性。在越來越進步的交流變頻技術應用的影響之下，跟直流電機進行比較，交流電機的優點是沒有換向器與電刷、效率高、功率大、維護費用少等，為此，將交流電機應用于煤礦蓄電池電機車是一種發展方向。將變頻調速技術推廣應用于蓄電池電機車上，能夠使電機車的調速性能提升，以及減少維修的工作量和能源消耗，進而跟礦井軌道輸送發展的需要相符合。

2　變頻調速技術的性能

（1）應用直接轉矩控制的變頻器。通過直接轉矩控制的變頻調速器能夠使電機車交流異步電動機的控制實現，其特點是對定子磁鏈進行控制，直接性地在定子靜止坐標系之下，通過空間矢量的概念，借助檢測到的定子電流和電壓，直接性地在定期坐標系之下對電動機的轉矩以及磁鏈進行控制和計算，進而使轉矩的高動態性能實現。在控制方面，除了定子電阻之外的一系列電機參數的改變魯棒性良好，引入的定子磁鏈觀測器能夠比較容易地獲得磁鏈模型，且對同步速度信息轉矩模型進行便捷地估算，從而使健全的電動機模型構成，便于無速度傳感器控制的實現。倘若將轉速調節器再設計在系統當中，那么就能夠使性能較高的動態轉矩控制實現，從而實現電機車在低速過程當中的最大啟動牽引力，確保電機車的強勁有力。

（2）優化設計變頻器調速的參數。對工業通用變頻器設計參數的優勢進行參照，根據電機車的不同優化設計參數。因為電機車需要不同的制動和啟動性能、運轉速度、載重、自身重量，所以要求對不同的加減速基準頻率、頻率上限、啟動頻率等進行設計。其中，不同加減速時間的設計，能夠使變頻器的參數得以優化，從而使電機車的穩定性與動態性能提升。

（3）變頻調速電機車的優勢。1）借助世界先進直接轉矩控制的變頻調速技術，應用進口的IGBT模塊元件與進口原裝全套控制電路。如此的直接轉矩控制技術能夠確保啟動轉矩實現額定值的300%，進而實現電機車在低速過程中的最大啟動牽引力，比較適宜側卸裝巖工作面的滿載啟動需要；2）有著零速制動的作用，處在零位的電機車調速手柄，電機運行，從而使零速制動實現，確保輪對摩擦制動和停車減速不靠閘瓦的實現，非異常行車的情況下不采取手制動的方式，停車的情況下打緊手閘，從而不會磨損閘瓦；3）精密無級調速控制其調速范圍最低的頻率能夠調節至0.1HZ，能夠調節1r/min的最低輪對轉速。能夠結合指標對任意設定的車速做出要求，在設定車速之后，即使是在下坡行駛的過程中也不會超出設定的車速，從而保證司機開慢車。堅決避免由于太快的車速而導致翻車落轍的事故出現。借助調速手柄能夠對電機車減速過程中的慣性進行控制，根據改變的頻率車速會逐漸地降低，電機能夠實現制動的效果，從而使制動的距離縮短；4）借助交流鼠籠式電動機的變頻調速器電機不需要太多的維護，變頻控制器里面沒有觸頭，不需要應用調速電阻，很少出現故障；5）在下坡道工作的情況下能夠對蓄電池進行充電，可以使蓄電池放電的時間延長。有著欠壓報警的作用，變頻調速器在蓄電池電壓低于額定值85%的情況下暫停運行，進而避免蓄電池因為太過放電而使其使用年限縮短；6）變頻調速器有著過載保護、溫度保護、欠壓保護、缺相保護、短路保護的作用。

3　變頻調速在蓄電池電機車中的應用效果

（1）安裝調試比較簡單。在進行安裝的時候，僅僅需要注意不接反電源的正極和負極，倘若接反了，那么就會炸壞其內部的電解電容，以及對電路構成毀壞。

（2）便于操作和應用。主、副司控間不具備操作沖突，在發生故障的情況下，僅僅需要將復位按鈕按下，機車就可以重新工作。

（3）停止和啟動電機車比較平穩，安全系數高。在進行換向的時候，變頻機車會在3秒—5秒的時間停穩車，然后反向運行，也就是說在未曾停穩車的時候不會出現反向的情況。

（4）實現理想的節電效果。以往的時候經常需要對電瓶進行充電，現在不需要那么頻繁了，從而能夠大大地節省電量。

4　結語

在我國，煤礦開采深度不斷加深，高瓦斯礦井以及突出礦井的數量也不斷增多，煤礦開采環境變得愈來愈復雜。這一系列的因素使得具備環境適應性強特點的礦用防爆特殊型蓄電池電機車在各大煤礦中得以更廣泛的應用。而近幾年來，變頻調速技術在蓄電池電機車中的成熟應用，在提高煤礦井下平巷運輸的安全性，減少事故發生率，降低廣大職工的勞動強度，節約礦井大量的電能的同事，也使得蓄電池電機車的發展前景更為廣闊，最終達到了全國更多的煤礦使用這種技術設備的目的。

參考文獻：

[1]張曉徹.窄軌電機車司機[M].北京:煤炭工業出版社,2006(03).

[2]張浩光,王榮泰.變頻調速技術在蓄電池電機車上的應用[J].中國新技術新產品,2011(11):143.

[3]楊昕,趙良鵬,畢海泉.變頻調速技術在防爆蓄電池電機車上的應用[J].煤礦機電,2011(01):101-102.

作者簡介：趙新奇（1978-），男，河南方城人，本科，工程師，主要從事：煤礦機電技術管理工作。