IGBT斩波调速器在电机车上的应用 任正银
直流调速系统在城市电车中的应用
电阻式车 16.85 1.348 30.30
斩波控制式 备注
13.24
往
1.059
复
平
28.40
均
THANKS ^_^
电车用的直流斩波器由逆阻型的快速晶 闸管构成，还可用新型的逆导晶闸管、可 关断晶闸管或大功率三极管构成。斩波器 中的主晶闸管串入牵引电动机电路中,并以 适当的频率(一般不超过220Hz)接通或切断 电路。
利用这种开关作用，控制晶闸管导通 与关断的时间比例不同，牵引电动机端电 压的平均值也发生变化，从而实现电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无 级平稳调速。
性能优点
电车的直流串励或复励牵引电动机具有良好的拖动 特性，当负载增加时，电动机转速会自动降低，扭 矩增大，因此很适合于车辆的启动、爬坡和过载等 需要，具有较高的启动加速性能。
性能优点
可控硅脉冲调速装置作为无轨电车牵引电动机的 启动调速装置，具有操作简便、启动平稳、节电 明显等优点。
控制方式
耗电量 （千瓦时/车） 千瓦时（km/车）
在电车系统当中，少数牵引电动机采用复励直流电动机， 大部分都用起动力矩大的串励电动机。电车的驱动和控制 由电气系统来完成。
无轨电车使用的电 力一般是透过架空 电缆，经车上的集 电杆取得。
普通电动 巴士则是 通过蓄电 池供电。
可控硅脉冲调速控制系统（直流斩波调速）
电车的调压装置用于限制电动机的起动 电流，并对电动机进行调速。
IGBT在新型矿用电机车司控器中的应用
IGBT在新型矿用电机车司控器中的应用晶闸管斩波器导通后，关断比较困难。
IGBT属于全控性器件，晶体管的导通和关断很容易实现。
IGBT在新型矿用电机车司控器中应用效果良好。
标签：晶闸管；斩波器；IGBT；矿用电机车司控器前言矿用电机车司控器采用晶闸管斩波调速的优点是：启动平稳、无极变速、效率高、损耗小。
不足之处是晶闸管一旦导通，关断比较困难，只能通过换流电容和电感振荡产生的反压来实现。
当电源电压下降时还会导致换流失败，电机车承受全部电压而失去控制，给生产和人身安全带来威胁。
晶闸管斩波器的工作频率低（150HZ～300HZ左右），电机上的力矩脉动和电流脉动比较严重，滤波器件体积较大。
晶闸管的开关时间受元件本身和换流电路参数的限制，一般导通率不能过低，否则在轻载时电流将出现断续，使电机附加损耗增大。
同时由于这种司控器无保护功能，因而故障率高。
1 IGBT 斩波器的工作原理1.1 IGBT元器件介绍IGBT的等效原理如图1所示，在IGBT的栅极和发射极之间加上正向驱动电压，MOSFET管（金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管）导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态，晶体管导通；如果加在IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，晶体管截止。
1.2 IGBT组成的斩波器如图2a所示为IGBT-PWM放大器，在IGBT栅极G加上如图2b所示的脉冲信号，在0≤t≤ton时，IGBT导通，集电极电流流过电动机电枢；在ton≤t≤T期间，IGBT关断，续流二极管D续流，电枢电压和电流波形如图2c和2d所示。
电枢电压的平均值为：Uav=■Us=？籽Us，其中？籽=■为占空比。
如果栅极输入电压信号的频率一定，改变脉冲宽度，就改变了占空比，电枢上的平均电压就改变了，进而可以实现电机的调速。
图1 IGBT等效原理图图2 IGBT-PWM放大器2 IGBT矿用电机车伺控器电路原理分析2.1 电源部分电源部分由蓄电池组、隔离二极管D1、平波电容C1和C2。
矿用蓄电池电机车斩波调速系统简介及应用
矿用蓄电池电机车斩波调速系统简介及应用摘要：矿用蓄电池式电机车一直是井下煤矿运输的主要方式，但现有的调速方式主要为串电阻调速，其操作不便、耗能大、对触头冲击大、电机车易损坏，所以用IGBT斩波调速技术代替串电阻调速，节省能源、操作方便。
以IGBT为主开关管的直流斩波调速器，操作灵活、调速性能好、维修方便、经济实用。
会对煤矿的节能和高效率做出很大的贡献，并带来很好的经济效益和社会效益，对于煤矿运输安全起到了积极作用。
关键词：斩波调速司控器；功能；性能；特点；结构；比较；使用与维护0 前言电机车控制器大致经历了电阻凸轮调速、可控硅斩波调速以及IGBT为核心技术的ZBT智能调速三个阶段。
ZBT智能调速司控器，从根本上解决了原电阻调速司控器耗电量大，机械磨损快、启动冲击大、维修量大的弊端，大大提高了机车的牵引力和运行速度，强化了机车的保护功能，使机车变得安全平稳可靠。
ZBT新一代智能调速司控器是电阻调速司控器的升级换代升级产品，是目前国内最先进的矿用电机车调速司控器，也是电机车调速司控器中较理想的产品。
1 ZBT矿用隔爆型斩波司控器的功能概述该调速器是专为防爆特殊型蓄电池电机车设计、开发的新一代无极调速装置，IGBT为主要功率开关元件。
电路采用先进的控制技术，从根本上解决了原电阻调速机车带来的耗电量大、起动冲击、电器元件损坏多、机械磨损大等一系列弊病，此技术给矿山机车运输带来一个飞跃，使运行中更安全可靠、并增添了较大的经济效益。
2 ZBT矿用隔爆型斩波司控器的特点及优点（1）此斩波司控器采用全数字智能控制，主芯片为DSP，保护功能强大，可接受傻瓜式操作；（2）采用绝缘栅双极晶体管斩波，牵引和制动均为斩波控制，可节约电能30%以上；（3）牵引力大，速度快：牵引力比电阻调速提高20%，速度提高30%；（4）主要部件采用模块化结构设计，基本不需要维护，大大提高机车出勤率；（5）电压影响范围宽；（6）安全可靠，起动平稳无冲击，人员安全，性能可靠。
斩波器在电机车中的应用
机 械 管 理开 发
Ｔ ０ ｌ ａ ｌ １ ６ ４
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实践 与应 用
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ５ ２ ５ ０ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ｌ ４ — １ １ ３ ４ ／ ｔ ｈ ． ２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ２ ９
引 言
称之 为 升压 式直 流斩 波器 。当斩波 器处 于 导通状 态 时， 负 载端 的 电压与 电源 电压 相等 ； 当斩波器 处 于截 止状 态 ， 负载端 电压 为零 。 适宜 控制 斩波 器导通 与截 止， 可使 得 负载 端 电压断 续 出现 ， 实现 负载 端 电压 变 化 。通 常 的改 变方 式主要 有 三类 嘲： １ ） 脉波 宽度 调变 ： 周 期不 变 ， 通 过 改变 导通 时 间
斩波器在 电机车 中的应用
赵 军祥
（ 山西新景矿煤业有 限责任公司 ， 山西 阳泉 ０ ４ ５ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：基于 目前斩波器在电机 中的应用情况 ，从 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ斩波器在 大型工矿 电机车上的应 用要求出发 ，阐述 了
Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ直流斩波 器电气传动 系统结构 、 主要技术指标、 电路 工作原理及特点。斩波器在 电机车中的应用不仅 能降
容等） ， 频率变化过大 ， 对电感 、 电容产生波动。对调 节 电压 产生 负面影 响 。
２ 直 流斩 波器 的用途及 结构 特点
直 流斩 波 器 主 要 应用 于井 下 Ｚ Ｋ Ｔ 一 １ ０ ／ ５ ５ ０和 防 爆 特殊 型蓄 电池 电机车 。 以井下 Ｚ Ｋ Ｔ 一 １ ０ ／ ５ ５ ０型 电机
CTY2.5使用说明书(斩波)2
使用说明书CTY2.5/6GB防爆特殊型蓄电池电机车栖霞市大力矿山机械有限公司2015/1/24目录一．产品概述 (1)二．产品用途及使用环境 (1)三．产品特性及结构 (2)四．电机车的运行操纵 (4)五. 电机车的保养和维修 (6)六．故障分析与排除 (10)七．备件、工具及文件 (11)八．订货须知 (11)九．质量保证 (11)1产品概述1.1 产品型号、名称、含义及技术参数1.1.1产品型号、名称产品型号：CTY2.5/6GB产品名称：防爆特殊型蓄电池电机车（以下简称电机车）1.1.2产品型号含义C T Y 2.5/ 6 G B 斩波调速钢轮电机车轨距600mm电机车的粘着重量2.5 t一端司机室防爆特殊型煤矿用电机车1.1.3主要技术参数1.2 产品执行标准行业标准：MT 491-1995《煤矿防爆蓄电池电机车通用技术条件》2 产品用途，功能及使用环境2.1本机车是煤矿特殊型蓄电池式电机车,该车体积小，结构紧凑。
适用于狭小低矮巷道的金属矿山或有爆炸危险的煤矿做为井下运输矿物器材或人员之用。
机车采用了ZBT130-48电池斩波调速控制电机并设有欠压，过压，过热，过流，超速等多种保护电路。
其全程转速控制在起步时能获得更高的扭矩，调速平稳，避免飞车，安全可靠。
2.2 产品使用环境2.2.1海拨高度不超过1200m；2.2.2周围空气最高温度为+40℃，最低温度为－25℃；2.2.3最湿月月平均最大相对湿度为90%（同月月平均最低温度不大于+25℃）。
2.2.4必须符合《煤矿安全规程》的规定，必须配备瓦斯断电报警仪才能使用。
2.3对环境及能源的影响为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，控制对环境造成污染，特对本产品在使用维修及产品报废时，提出以下几条环保处理措施：2.3.1 固体废弃物的处理2.3.1.1可回收固体废弃物的处理体废弃物指产品木材包装物、纸质包装物、已损坏的金属零部件、废线圈、维修余废料，装油的废油桶等，应分类回收。
基于直流斩波的矿用蓄电池电机车调速装置改造
· １２ ·
１ 直 流 斩 波 调 速 装 置 的 选 型
ＩＧＢＴ直流 斩波 调 速 装 置 同可 控 硅 直 流斩 波调 速装 置相 比 ，具 有 控制 简 单 、更 节 能 、滤 波 电容 和 电 感容 量小 、装置 体积 小 的特点 ；同交 流变频 调 速装置 相 比 ，由于采用 串激 直流 电动机 ，具 有启 动力矩 大 的 优点 ，改 造 成 本 低 。若 采 用 变 频 调 速 装 置 ，还 需 投入 ２台交流 异步 电动机 ，成本 较高 ，况且 变频 调速 技术 在矿 用 电机车 上 的应用还 不太 广泛 。结合 实 际 情况 ，选 用 了 ＺＢＴ．１００／１００Ｘ型 ＩＧＢＴ直 流斩 波 调速 装 置箱 。
（４）该装 置 较 电阻调 速 及可 控 硅 直流 斩 波装 置 电气 线路 简单 ，空 间大 ，便 于维 护检修 。
该装 置主 要技术 参 数 ：① 适用 机 车 黏 重 ，５ ｔ：② 额定 电压 ９６ Ｖ；③ 额定 电流 １００ Ａ；④ 输 出 电压 调节 范 围 １０％ 一９０％ 。
２ 工 作 原 理
矿用 蓄 电池 电机车 调 速装 置 采 用 了 ＩＧＢＴ大功 率开 关器 件 ，控 制方 式为定 频 调宽 。ＩＧＢＴ的开通 和
（３）日常 维护 大大 减 少 。原 电 阻调 速装 置 共 有 ９对 调 速 触 头 ，动 触 头 通过 转 轴 与 静触 头 变 换 接 触 达 到调 速 目的 。 由于机 车运 行 中电 流较 大 ，经 常 烧 坏触 头和连 接触 头 的胶 木 座 ，严 重 影 响 了 电机 车 的 正常 运行 。ＩＧＢＴ调 速 装 置 则 可 以 实 现无 触 点 调 速 控制 ，日常维护 量很小 。
IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计(DOC)
课程设计名称：电力电子技术题目：IGBT斩波控制的直流电机的调速系统设计专业：自动化班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表摘要长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制；而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键词：直流电动机；调速；直流斩波；IGBT目录引言 (1)1.主电路原理图 (2)1.1主电路方案 (2)1.2基本直流斩波电路原理图 (2)1.3数量关系 (3)2.IGBT驱动电路的选择 (4)2.1 IGBT简介 (4)2.2 IGBT驱动电路的条件 (4)3.控制电路的选择 (6)3.1 控制电路方案选择 (6)3.2 SG3525芯片工作原理 (7)4.保护电路的设计 (8)4.1 主电路器件保护 (8)5.结论 (9)心得体会 (10)参考文献 (11)引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
浅谈斩波调速在电阻调速式电机车上的应用
浅谈斩波调速在电阻调速式电机车上的应用【摘要】如何安全使用电阻调速架线式电机车是当前一些企业迫切需要解决的难题，本文通过对15台ZK7-6/550型架线式电机车的技术改造总结，找到了一种经济实用的改造方法，对同类企业有一定的借鉴意义。
【关键词】斩波调速；电机车；技术改造0.概况我公司某矿井开拓方式为平峒—斜井开拓，主平峒承担运输、进风和排水，由15台ZK7-6/550型架线式电机车牵引矿车进行运输，运距达5400米。
由于电机车使用频繁、启动冲击大、能耗高、故障率高，仅每年换修配件费用就达60余万元。
2011年，国家安全监管总局国家煤矿安监局发布《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第三批）》的通知，其中要求7吨以上（含7吨）电阻调速架线式工矿电机车在2013年起禁止使用。
该矿15台电机车大多为2003年-2005年购置，库房贮存约200万元备件，若将现有电机车全部淘汰，新购机车，花费巨大，对矿井造成的经济冲击将是沉重的。
因此，寻求新技术对现有电机车进行技术改造以满足安全生产需要，减轻经济损失，成为矿井的必然选择。
矿井随即派专业人员对目前国内电机车控制技术有关的厂家和科研院所进行了认真的调研和比对，最后选定湖南双马电气公司为技术合作伙伴，共同对15台架线式工矿电机车成功进行了技术改造。
本次技术改造的成功，对同类企业有一定的借鉴意义。
1.技术改造方案的确定2011年5月，合作双方对现用的电阻调速架线式工矿电机车进行了细致的技术分析和充分论证后，最终确定了技术改造方案。
即：电机车的电阻调速器更换为双马电气公司的斩波式控制器；新控制器安装在原有控制器位置，新控制器安装尺寸由双马公司根据现有电机车自行设计制造；加装无线通讯系统、灯光信号等安全装置，以满足安全使用要求。
2.技术改造的分析本次技术改造使用的斩波式控制器，是湖南双马电气公司自行研发的第二代IGBT斩波调速控制器，其内部关键技术获得国家发明专利，与国内同类型产品相比较最大的优势是性能稳定、节能显著、保护齐全、使用安全可靠、操作简单、故障率低等优点。
IGBT脉冲调速系统在矿用电机车中的应用
IGBT脉冲调速系统在矿用电机车中的应用摘要：矿用电机车在煤矿井下担任着重要的运输任务，是重要的运输工具之一。
本文以KTTⅢ为例主要叙述IGBT调速系统在矿用电机车中的应用。
关键词：IGBT；电机车；应用1工作原理1.1主回路工作原理主回路由LC滤波电路,直流电动机M1、M2及其控制快关，续流二极管VD 及其RDCD阻容保护，绝缘栅双极三极管IGBT及其串并联吸收网络等组成。
LK、VDK、RK、CK为串联吸收网络，用以限制IGBT开通时电流的上升率。
VDS、CS、RS为并联吸收网络，用以限制IGBT关断时的电压上升率。
S1、S2、S3、R为能耗制动触点和电阻，S4为用于防止能耗制动电流过大和换向制动。
原理图如下：1）准备将受电弓与架空线搭接，将调速手柄扳至“停止”位、换向手柄扳至所需的运行方向（如“向前”位），合上自动空气开关S，接通主电源。
2）启动调速手柄顺时针扳至“启动”位，S1、S4闭合，电源经L0、C0滤波后加到主回路上，开关电源工作，给散热风扇和控制回路供电。
控制回路开始工作，送出受调制的脉冲电压信号，以驱动IGBT的基线接到一个正15V电压时，IGBT迅速饱和导通，电流由架线经S1-L0-H-S4-M2-C2-1-C2-2-Lk-IGBT-地，电动机工作，机车运行。
当IGBT的基极接到一个负5V电压时，IGBT迅速管断，电机经续流二极管VD续流，保证电机连续工作。
CD、RD与VD并联，用于降低VD的电流和电压上升率，保护续流二极管VD。
3）调速调速手柄继续顺时针扳至“调速”位，增大IGBT驱动信号正、负电压的时间间隔（即增大脉宽），而频率（周期）不变，就可增大IGBT导通时间，使电机端电压平均值增大，实现加速；反之，减小脉宽，可实现减速。
4）运行当调速手柄继续转动达到“全速”位置时，S2闭合，斩波器被短接，电机得到全电压而全速运行。
如果S2因故没有闭合，当脉宽增至90%以上时，脉宽调制器送出一个恒定的正的驱动信号，IGBT处于持续导通状态，机车自动转为全速运行。
变流变频技术在电动车组中的应用与发展
综 述变流变频技术在电动车组中的应用与发展陶生桂, 杜宏武, 胡 兵(同济大学电气工程系,上海 200331) 摘 要:对电动车组的静止辅助电源系统及主传动系统中采用新一代I G BT模块构成电路方案及其发展作了综述,并作了比较和评述。
认为:高压绝缘栅双极型晶体管(HV I G BT)已成为主导文件。
在主牵引逆变器中,无论其主电路结构还是控制理论和技术,还有待进一步完善和优化。
应对HV I G BT开展国产化研究。
关键词:电动车组;静止辅助电源;牵引变流器;逆变器;控制电源中图分类号:T M921.51 文献标识码:A 文章编号:167326540(2006)0720003206Appli ca ti on and D evelop m en t of Tracti onConverter Technology for Electr i c M ulti ple Un itTAO Sheng2gu i, DU Hong2w u, HU B ing(Depart m ent of Electrical Engineering,T ongji University,Shanghai200331,China) Abstract:This paper su mmarizes the devel opment of power electr onics in rail w ay trans portati on.I ntr oducti on of app licati ons and devel opments of tracti on converters in electrical syste m s of rail w ay vehicles are made as well as com2 paris ons.Finally,s ome suggesti ons are recommended according t o the p resent situati ons both nati onally and internal2 ly.Key words:electr i c m ulti ple un it;st a ti c aux ili a ry power;tracti on converter;i n verter;con trol supply0 引 言随着电力电子技术的发展,变频交流系统在轨道车辆中的应用也在不断地进步与发展。
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I G BT 斩波控制器在电机车上的应用
任正银
摘要：传统煤矿电机车调速控制器存在诸多问题，因此对现有机车进行了更新，先采用新型IGBT斩波控制器。
新斩波控制器节能、高效、经济适用。
本文主要阐述IGBT斩波控制器的工作原理、结构、及与其它产品比较所具有的性能特点。
关键词：IGBT ；光电给定器；PWM脉宽调制；无极调速；稳定性
1、引言
窄轨电机车机车是轨道车辆运输的一种牵引设备，是煤矿的重要运输工具。
具有牵引力大、维护费用小、可以改善劳动条件等优点，所以在矿山运输中得到广泛应用。
目前矿用电机车都采用直流串励电动机作为牵引电动机，传统的调速方法是通过电阻实现启动、调速、停车、换向等功能。
根据电机车的发展方向，电阻调速控制器功能已经不能满足使用要求。
在1990年代采用可控硅司控器，但其维修费用高，技术性强，不适合需要。
现在正逐步对电机车进行改造，采用I G B T斩波控制器。
本文主要对矿用I G B T斩波控制器进行介绍。
2 、I GB T斩波控制器用途及结构
IGBT斩波控制器主要用于直流架线电机车和矿用防爆特殊型蓄电池电机车，控制机车的前进、后退、启动、调速、运行及制动。
IGBT斩波控制器的操作面板上安装有调速手柄、换向开关。
箱体内部安装有换向触头、接触组、光电速度给定器、控制电源盒。
调速手柄用于控制机车的启动、调速、全速以及停止，它与换向开关设有互锁装置。
换向开关由两组接触铜片组成，完成两台电动机“0位”、“向前”、“向后”三个状态的转换。
斩波器由IGBT、续流二极管、电解电容、无感电容、
霍尔电流传感器及控制驱动盒电路等组成。
光电速度给定器能发出速度给定信号。
3、IGBT 简介
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由B JT(双极型
三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合、全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降两方面的优点。
GTR 饱和压降低，载流密度大，但
驱动电流较大;MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小，IGBT 则综
合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，它是目前世界上最优秀的电力电子
功率开关器件，广泛用于调速器和变频调速等大功率电力电子设备中。
IGBT是电压型控制器件，具有输人阻抗高、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、
通断速度快、工作频率高、功率容量大等优点。
关于结温的大小IGBT 模块的芯片最大额定结温是150℃，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，一般要留余地。
在最恶劣条件下，结温限定在125℃以下，但芯片内结温监测有难度，所以都在散热器表面装有温控开关，其控制值在80～85℃之间，当达到此温度时，即因过热保护动作，从而自动停机，以确保I GBT 的安全。
也有用热敏电阻进行保护的。
4、IGBT 元件符号、示意图
G（B）：栅级（控制极）C：集电极E：发射极
图1：一单元IGBT 示意图图2：两单元IGBT 示意图
5、I GB T的工作原理
IGBT即绝缘栅双极型功率管、是由B J T（双极型三极管）和M O S（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，IGBT具有控制驱动电路简单、工作效率高、容量大、驱动功率小而饱和压降低的优点。
C
G
E
图3IGBT 等效电路
IGBT的等效电路如图3示。
若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSTET 导通PNP晶体管的集电极与基极之间的低阻状态使得晶体管导通，若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSTET截止，切断.PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
IGBT 的安全可靠性取决于以下因素：
（1）IGBT 栅极与发射极之间的电压。
驱动电压过高，IGBT不能稳定正常工作，驱动电压过低，IGBT永久损坏。
（2）IGBT 集电极与发射极之间的电压。
电压超过它们之间的赖压值，I GBT 永久损坏。
（3）流过I G BT集电极-发射极的电流。
电流超过最大值，IGBT 永久损坏。
(4)IGBT的结温超过允许值，永久损坏。
针对这些因素，采用I G BT栅极保护、浪涌电压保护等多种保护装置，IGBT 的栅极
-发射极驱动电压VGE 的保证值为±20V,设置栅压限幅电路，为防止过流，过热或由于振动使得栅极回路断开，损坏I G BT等现象,在I G BT的栅极与发射极之间并联一只几十KΩ的电阻起保护作用。
其电路图如图4。
C
G
E
图4 栅极保护电路
6、斩波器的基本工作原理
本斩波系统采用了I GBT 高压大功率开关器件，控制方法为定频调宽（PWM 方式)当驱动脉冲为高电平（+15V）时器件导通，反之低电平（0V 或-15V）时关断。
IGBT 串联在“串激式”牵引电机电路内，当IGBT VT1（VT2）导通时，电机电流线性上升，IGBT 关断时，电机电流通过续流二极管D1（D2）形成回路，电流线性下降。
由于开关频率高，实际电机的电流等效为直流电流，通过改变I GBT 的导通与关断的比例（即调压比α=T ON/T 或U入/U 出）即可改变电机两端的电压平均值，从而改变电机的转速，实现机车调速的目的。
斩波器的各种保护功能（软启动、欠压、过压、过流、负载短路），亦通过I GBT 导通与关断比例来实现。
IGBT 导通时，压降V F＝2.5V，导通损耗为P 损＝IV F，若工作电流为100A，则导通损耗P 损＝100×2.5＝250W。
7、PWM驱动电路原理
直流电动机的PWM调速原理，为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。
脉宽调制的基本原理，脉宽调制（Pulse Width Modulation），是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。
所采用的电力电子器件都为全控型器件，如电力晶体管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。
通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的PWM 变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点，如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够，不需要外加滤波装置；电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压. PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那
么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节. PWM信号是一个
矩形的方波，他的脉冲宽度可以任意改变，改变其脉冲宽度控制控制回路输出电压高低或者做功时间的长短，实现无级调速。
8、性能特点比较
电阻控制调速器是将电阻串入机车电枢回路，改变两端电压进行调速。
这种方法的最大缺点是：调速过程中串入电阻要将电能变成热能损失掉，耗能高，很不经济；调速采用了分段切除电阻方式，这样分段增加了电机两端的电压，于是机车的速度呈台阶式变化，有极调速，调速不平滑，采用单一机械制动，机械互锁，启动冲击大，机械磨损大，故障率高，尤其是触头，经常损坏，维修频繁。
可控硅司控器主要由两组可控硅、电容、自耦变压器、充电二极管等组成。
它的特点是启动相对平稳，牵引力相对提高，采用了无极调速，机械磨损小，电位器给定，有单一的电流和电机保护，节能20/100，,但故障率高，维修费用高，维修时间长，需专业技术人员进行维修，因此需进一步改进。
在此基础上，发展了现在推广的I G BT控制器。
它的特点是启动平稳、无冲击、对电机和机械的耗损小、起动力矩大、牵引力相对增大、无极调速、调速时比电阻调速节能30/100‘及可提高蓄电池的使用寿命，节约成本35/100，斩波调速器无弧通断、无触头损耗，电气机械故障少，设有过流、过压和欠压等多重保护，采用模块设计，光电速度给定器，操作性能好，线性化，稳定性好、结构简单，维修方便。
9、结语
经过实际应用，IGBT斩波控制器具有经济性、实用性，操作简单，维修方便，现已逐步成为其它控制器的替代产品。
【参考文献】
（1）李福固.矿井运输与提升，北京：中国矿业大学出版社，2007.
（2）胡宴如.模拟电子技术，北京：高等教育出版社，2008.。