新型矿用电机车可控硅斩波器设计
可控硅调速装置在矿山电机车中的具体应用
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随着脉 冲调速装置在 直流 电机车 中的广 泛应用 ，如何更好的将其 作用充分发挥 出来， 最大 限度 的提高 电机 车的生产效益 ， 已经成 为 了相 关技术人 员所面 临的一项重大 课题 。 在对 此项课题进行 研究的过程 中，技术人员 发现 ，如果想要将 脉冲 调速技术 自身的优点 充分 发挥 出来 ，其 具备 的性能怎样 是不容忽 视 的。经研究表 明，选用的脉冲调速 装置在 性 能上必须满足 以下基本要求。 首先 ，必须 保证可控硅脉 冲调速 电机车 工作稳定 ，不失控。从而减 少在生产过程 中 出现 故 障 的频 率 以及对 生 产作 业造 成 的影 响 ；其次 ，还应该具备 原有机 车的一切 电气 控制性能 ，比如说起 、停 、调速、 电制动 以 及单双机等控 制性能 ；此外 ，为了能够确保 设备使用过 程中 的安全性 ，选用的脉冲调速 装置在性 能上还必须具备较 为完善 的保护 系 统 ，当设 备出现失控 、过流或者过压现象 的 时候 ，能够在第一 时间对设备起到保护作用，
控 振荡器主要采用 了 由单结 晶体管 组成的弛 张振荡器 ，通过 调节 电位器阻值 的方法来 改 变振荡器 的振 荡周期，从而达 到调速的最终 目的 。此外 ，为了避免生产过 程中设备 出现 电位器接触不 良和 电位器 电阻断裂等现象 ， 技术人员还可 以通 过选用不 同阻值 的 电位器 的方法来将 此类 问题有效避免。 ３ ． ２主、 付脉冲放大器的微动开关控制问题 在脉冲调速 电机车 的实 际控制线路 中， 为控制主 、付 脉冲的第一个输 出脉冲的 时刻 和顺序 ，在主 、付脉冲放大器 上用微动开 关 控制 。但 是，实践表 明，控 制付脉冲放大 器 用常开触 点并不是十分可靠 。通常都会 出现 在 闭合 时接触 不 良的情况 ，在这种情况下 ， 就 很容 易造 成 付脉 冲 电路 不 能正 常输 出脉 冲 ，使 主可控硅直通 失控 的情况 。因此 ，在 设 备的设置中 ，控制 付脉冲放大器 的开关采 用 常闭触点 ，常 闭触 点与脉冲变压器 的一次 绕 组并联 。要使常 闭触 点断开，则是很 可靠 的，复位后接触不 良也不致造成 失控 。 结语 ： 综 上所述 ，随着 国家对矿 山开采 工作重 视 程度 的不断提 高，可控硅调速装 置的应用 也必然会越来越广泛 ，为 了能够将 其作用充 分发挥 出来 ，更 好的提高生产效益 ，相关技 术 人员必须对相 关技术进行不断 的更新与优 化 ，确保其能够 满足 矿山开采 的实际需求 ， 更好的完成开采 工作， 以此来从 根本上促进 我国经济建设 的可持续发展。
矿用电机车直流斩波调速器故障与解决办法
5 其他常见故障原因及解决办法
5.1 架线源有电袁电机车不走 渊1冤电流传感器尧定位器尧接近开关损坏袁将其检查判断
3.2 产生原因 渊1冤架线直流电源电压过高袁超过了整流管及电容器的
耐压值导致烧坏遥 渊2冤滤波电容袁二极管紧固螺丝松动引起损坏遥
3.3 解决办法 渊1冤检测架线电压袁及时调整架线电源输出电压袁用万用
表对整流二极管及滤波电容器进行检测袁对坏的电容器和整 流管进行更换曰检修架线受电弓时袁检修前必须对电容放电 后方可进行检修遥
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
能源技术
矿用电机车直流斩波调速器故障与解决办法
刘宝谋
渊福建永安煤业公司半罗山煤矿 福建永安 366022冤
摘要 介绍矿用电机车直流斩波调速器维护尧操作使用中经常出现的故障袁针对故障产生的原因进行分析袁并采取有效 的解决办法袁从而达到了节能尧降低维护成本和延长电机车使用寿命的良好效果遥
渊2冤定期检查各部件紧固螺丝是否松动袁尤其是滤波电 容尧IGBT尧续流二极管尧防反二极管紧固螺丝遥 若松动袁应及 时拧紧遥
渊3冤用电容表定期测量电容值袁对不合格电容进行更换遥
4 IGBT 主控斩波电路常见故障原因及解决办法
IGBT 是全控型功率器件 渊又称绝缘栅双极晶体管冤袁是 通过改变栅极驱动电压渊脉冲的宽度冤来控制 IGBT 的开关 来改变加在直流电动机上的平均电压袁实现调速遥 用本器可 代替原有的野鼓形控制器冶和晶闸管调速器对直流架线电机 车进行脉冲调速袁是调速器的核心部件遥 4.1 常见故障
新型矿用蓄电池电机车直流调速系统的研制
新型矿用蓄电池电机车直流调速系统的研制摘要:研制了一种针对煤矿井下蓄电池电机车的直流调速系统。
该调速系统以A VR单片机为核心控制器，采用电流闭环和电流预估算法对无速度传感器双直流电机进行调速。
系统采用了新型的电路结构和大功率电力电子器件IGBT，并且功率IGBT模块采用高可靠性的专用厚膜驱动模块驱动，大大提高了电机车的运行可靠性，减少维修工作量与故障率。
从而取代了传统的串电阻调速方法，解决了发热、费电等问题。
关键词：蓄电池电机车；直流斩波；IGBT模块；可靠性矿用蓄电池电机车是在有瓦斯环境下，煤矿井下的一种重要的运输工具和矿山最重要的运输形式，传统的直流电机调速方法为电枢串电阻调速，不仅调速性能差，还浪费了大量的宝贵电能。
由于电子电力技术的发展，当前出现了以微机控制为主的一种非常先进的无级调速方式-直流斩波调速[1]。
直流斩波调速方式牵引起动力大，与串电阻的传统调速方法比，节能达20％以上[2]，并且可实现无级调速，平滑性好。
1 总体方案本系统以两台并联的串励直流电动机为主动力，调速控制端用的是带有隔离功能的光电速度给定器、直流斩波控制器是控制板核心，电流反馈使用霍尔电流传感器。
车载隔爆蓄电池组的额定端电压为直流90V，控制系统中使用的电容器组为电动机提供瞬时无功能量并且起到平滑滤波的作用，结构框图如图1所示。
直流斩波控制板集成了多种保护功能如短路保护，欠压保护、过压等，是控制核心。
通过速度给定信号的输入检测、电流信号的输入检测，经过算法处理后在PWM输出端口输出PWM波形控制IGBT 的导通与关断。
外部传感器信号与主控制电路实现全部光电隔离，功率开关管采用大功率的IGBT模块，散热系统采用铝基板贴到控制器外壳上。
IGBT驱动模块型号为M57962AL的厚膜驱动模块。
出现故障时，具有故障指示灯和蜂鸣器报警。
2 系统软硬件设计该系统的控制对象为矿用窄轨蓄电池电机车，车载蓄自重为5 t,电池的电压为90 V，使用两台串励直流电动机并联驱动，双电机总功率为224 A，15 KW。
矿用电机车调速系统的改造设计及效果
321 项目背景目前，新景矿井下运输大巷共有电机车 6 辆，主要负责工作面两个采区的煤炭的运输。
每台电机车共有两个驱动电机，额定功率为 20 kW；每天运输煤炭为 300 t；电机车所牵引矿车的额定载重量为 20 t，巷道长度为 2 km，电机车的运行平均速度为 10km/h；所有电机车均是采用调速电阻进行启动并调速控制的，在长期的应用中发现如下问题：一是由于井下运输大巷环境相对潮湿，电机车的电机容易出现接线柱烧毁、线路短路的问题；二是日常的检修工作相对复杂；三是电机车电机的散热能力较差；四是调速电阻缺乏相应的电路短路、欠电压、过电压保护等功能。
为了提升矿用电机车的运输效率，需对其进行改造。
考虑到将当前的电机车直接进行更新换代的成本较高，综合考虑节约成本 + 节能的目的，决定对当前矿用电机的调速系统进行改造。
2 改造方案1）直流改造方案。
该方案的核心在于为电机车电气系统配备直流电动机，并为其配备与之相匹配的全数字传动装置、直流变压器等零部件。
采用直流改造方案能够实现对电机车的平滑调速，即基于该方案下电气系统的节能效果最佳。
但是，直流改造方案的成本偏高。
2）变频改造方案。
基于变频改造方案可选用交交变频器或者交直变频器，该改造方案具有控制精度高、节能效果佳等优势，也是未来电机车电气系统的发展方向。
但是，变频改造方案的成分费用较高，其性价比较低。
3）交流变频改造方案。
该改造方案具有操作简单的优点，即采用数字化低频制动装置代替原有的低频机组，将老式的继电器更换为大功率无触点开关，将 PLC 控制技术应用其中。
此外，该改造方法成本费用较低，改造工期较短，适用于老矿井的改造使用。
但是，该改造方案的控制精度相对较低。
综合考虑本矿井的特点，本文将选用交流变频改造方案。
3 电机车变频调速系统的设计3.1 变频调速系统电路的改造基于交流变频改造方案，采用反并联 SCR 功率元件实现转子电阻的切换，其主电路图如图 1 所示。
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。
论斩波器在电机车中的应用
１引言 目前大 部分矿用 电机车都 是直 流串励 电动机作 为牵 引电动机 ， 调速 是通过
改变 电机 车后 部 的六个 电阻 管连 接方 式来实 现 。 该方 法虽 然 比较成 熟 ， 但 是有 ； ｋ ｔ 的能源 消耗在 电阻上 ， 造成 能源 的极 大浪 费 。 如今低 迷的煤炭 市场 ， 使成 本 控 制上升 到 了首要 位置 ， 寻 找一 种安 全 可靠 、 节 能的设 备成 了首 要任 务。 直流 斩 波器 的 出现恰 好满 足 了这 些 要求 ， 用 直 流斩 波器 代替 电 阻调速 可节 约 电能 ２ ０ ％ 一３ ａ ％ 。 直流 斩波器 不仅 能起调 节 电压 的作用 ， 同时还 能起 到有效 地抑 制 电 网 侧谐 波 电流 噪音 的作用 。 本文 将从 斩波 器 的结构 、 原理 方面进 行 介绍 。 ２斩 波器 基 本 原理 斩波器 是一 种能 进行 微弱信 号变 换的 高精密 元件 ， 所 谓斩 波是使 电流 、 光 束或 红外辐 射束在 均匀 时间间 隔里 中断。 斩 波器能 将微弱 的直流 电压或 电流变 换成 交 流输 出放 大 ， 通 常是将 缓变 信 号转 换成 快变 信号 ， 便 于 放大 。 斩波器 主要 是利 用功率 组件 对 固定 电压 之 电源做 适当之 切割 以达成 负载 端 电压改 变 之 目的 。 若 其输 出 电压 较 输入 之 电源 电压低 ， 则称 为降 压 式（ Ｂ ｕ ｃ ｋ ） 直流 斩波 器 ， 若其 输 出 电压 较 输入之 电源 电压 高 ， 则称 为 升压 式 （ Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ） 直 流 斩波 器。 当直流 斩波 器导通 （ Ｔ ｏ ｎ ） 时， 负载 端之 电压 Ｖ ０ 等 于 电源电压ｖ Ｓ ， 当直 流 斩波 器截止 （ Ｔ － ｏ ｆ ） 时， 负载端 之 电压 Ｖ ０ 为０ ， 如此适 当的控 制直 流斩波器 可使 直 流 电源 断续 的 出现 在 负载测 ， 只要控 制直 流斩 波器 的导通 时间 ， 即可改 变负 载
论煤矿用电机车斩波调速改造
那么， 就会保护电路动作， 防止了功率元件损坏情况的发生。 当前 ， 随着煤矿的不断发展以及节能意识的树立， 实际中所使用的 ３煤矿 用电机车 的斩波调速改造 措施 电机 车潜在 的缺 陷越发 的 明显 ， 电阻不仅 能耗 大 ， 浪 费 了大量 的能 源 ， ３ ． １对司机控 制器的改造 而且 ， 机械传 动过程 中无 法进行 软起 动 ， 机车 运转 时 ， 控 制器 带负荷 切 应将司机控制器的全部触头都改成无负荷通断 ，以确保触头实际 换， 致 使触头 需要 承受 巨大 的冲击 电流 ， 经常有 短路 烧损 的情 况发 生 ， 使用寿命的进～步延长。如果它的控制手柄处于零位， 那么， 控制电路 使得 材料 的实 际消耗 量越来 越大 ， 维修 难度 大 ， 所以 ， 应 尽快 采用 新 的 不发 脉冲 ， 主机不 会运行 ， 唯有 当控 制手柄 处于工作 位置上 方可与 主机 有效 技术— —斩波调速 系统来改变 上述 隋况 。 箱 电源进行 相接 ， 主机才 会正 常有 序 的运 转 ， 这样 ， 就 防止 了司机 错误 １系统 原理及 ｌ 生 能 特｜ 操作 行为 的发 生 。司机 控制器进 行改造 后 ， 其 的位 置保持 不变 ， 依 旧在 斩波调 速系统结构基本 由司控 器 、主机 箱及平波 电抗器 三部分 组 之前所处的位置上。经过改造， 其的体积缩小了三分之一， 为司机提供 成。它 以隔离门极功率 晶体管 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ为 主要 功率开 关元件 ， 电路上采 用 了充足的操作 空间 。 最新 的电力 电子 器件及 控制技术 ， 无级调节 直流 电机端 电压 ， 控制牵 引 ３ ＿ ２合理的增设ｊ Ｉ 箱 电机 的速 度 。 应在机 车尾部处进行 主机箱 的增设 ，主机主要是 通过 五个 组件模 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 斩 波凋速 的工作 原理 ： 块组合而成， 在核心模块上安装有指示灯 ， 能够及时准确的判断电路工 如 图所 示 ，斩 波 器 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ高 压 大 功 率 开 关 器 件 采 用 脉 宽 调 制 作 的正常 与否 ， 同时 ， 这几个 模块 还可 以进 行单 独拆卸 ， 为 维修 提供 了 （ Ｐ ＷＭ） 方法， 当驱 动脉 冲为高 电平 （ ＋ １ ５ Ⅵ时 ， 器件 导通 ， 反 之低 电平 （ ｏ ｖ 便利 。 通过两套相对 独立 的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 构 成斩波器 ， 各 自负责一个 电机 ， 利用 或一 １ ５ Ⅵ时关断 。Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ串联在 “ 串激式 ” 牵 引电机 电路 内， 当Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ导通 司机控 制器 能够实施 双电机 、 单 电机 的前 进与后退 ， 有利于 司机按 照实 时， 电机 电流线性上 升 ； 当Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ关 断时 ， 电机 电流通过 续流二极 管形成 际负载 和单 电路故障 进行切换运 转可在 主机箱 上安装铝合 金型 材散热 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 器 ， 增 设两 个风扇 强制 风冷 ， 对 于整 个导 电部 件 ， 应 留有 一定 的爬 电距 流， 通过改变 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的导通与关断的比例 ， 即可改变电机两端的电压平 离 ， 在 母线上 设镀铅锡 合金 ， 不仅 有效 防止 了锈 蚀 的出现 ， 同时 ， 还使 得 均值， 从 而改变 电机 的转速 ， 实现机 车调速 的 目的。 由于 Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ工作在 主机箱实现 了防淋和 防水溅 的结构 。 开 关状态 ， 导通 关断时损耗 很小 ， 故调速状态 下节能效果 显著 。 ３ ． ３操作性与安 全 幽 斩波 器的各 种保 护功能 （ 软起动 、 欠压 、 过压 、 过 流１ 亦 通过 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ导 实践证 明 ，通过斩波 调速系统 进行改造 的电机 车具有 较高 的操纵 通与关 断的 比例来实 现 。 性， 牵 引列 车启动 较好 ， 实 际运转速度 稳定 ， 没有 冲击情 况 的发生 ， 能 够 ２斩波调速 系统的优点及特 胜 及时减 速 ， 和之前 的电 阻调速控制 系统相 比 ， 其的安 全制动距 离缩短 近 ２ ． １具有 较好 的安全 可靠 性 百分之 十五 ， 安全系数 极高 ， 操 作简便 。 首先 是能耗 制动 ； 主要指 的是 当电机在 主 回路 断电后 ， 以转 换操作 ３ ． ４采 用斩波能耗制 动 控制 方式 为主 ， 将 电机转变 为励 磁 电机和发 电机 ， 把发 动机 实际 中所散 制 动电阻部分利 用原调速 电阻的 １ ／ ３ 采用斩 波能耗制动 ， 通 过司 机 发 的能量利 用励磁 电机与制 动电 阻进行一定 的消耗 ，采用这样 的制动 控制器 切换 。 控 制斩 波器进入能 耗制动 ， 司机可根 据需要控 制制动 电流 方式， 在节 省 了能源 的 同时 ， 还大 大提 高 了机车行 车 的安 全 ｌ 生， 制动效 的大小 ， 使 之机车制 动平稳 、 迅速 ， 机械 磨损小 。 果 极为 明显 。其次是 具有无极 调速 、 运 行稳定 、 起动力 矩大等特 点 ， 有效 ３ ． ５经济 陛 防止了机 车掉道 问题 的 出现 。另外 是有着较 好 的功 率元件损 坏保护 功 从运行 时间上来看 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ斩波调 速系统 电机 车要 比电阻调速控 制 能， 避免了由于功率元件发生损坏失控情况而导致机车安全『 生 降低。 再 系统 同型号 电机 车省 电百分之 三十 ，从产 量上来 看 ，省 电百分 之二 十 有， 实际操作 十分的简便 ， 不 费时也不费力 。 六 。由此可见 ， 采用 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 斩波 调速 系统电机 车 ， 不仅具 有操作 简便 ， 增 ２ ． ２具有较 高 的节能 功效 强了 电机 车安全有 效 的运 转 ，而且 电机车 运行过 程 中的电能消 耗大大 第一 ， 通过无极调速方式 ， 操作人员能够结合具体需求对速度进行 降低 ， 节 省 了煤 矿吨煤 电耗费用 ， 企业实现 了经济 效益与 社会效 益最 大 及时有 效 的控 制 ， 同时 ， 具 有较大 的牵引 力 ， 可 以拉 更多 的负载 ， 工 作效 化 。 率显著。第二， 使用较低的导通压降的功率元件后 ， 节能效果俱佳。 ４结束语 ２ ． ３具有 齐全 的保 护功能 综 上所 述可知 ， 当前 ， 电机车 的斩波 调速 改造 ， 实现 了电机 车的 平 首先是延 时软起动保 护 ，从起动 到全速 过程 中都 可 以极 其稳定 的 稳起 动 、 降低 能耗 、 无级 调速 ， 同时也 降低 了电机 车的维修 成本 ， 给煤 矿 渡过， 使 得 电机 与机车机械 系统得到 了较 好的保护 。 其次是 具有起动操 的生产 、 运输带 来较大 的经济 效益和社 会效益 ， 具有很 高的使用 和推 广 作 顺序保护 ， 倘若实 际 中的操 作顺 序错 误 ， 那么， 机车就 起动 不了 ， 避免 价值斩波调速技术除了在煤矿用电机车中得到了广泛的应用之外 ， 也 了操作人员错误操作行为的发生； 另外是具有过压 、 欠压保护功能 ； 有 普遍应用 于矿井 的风机或 者水泵等诸 多 的机械设 备 中，具 有较为 广 阔 效 防止 了由于 电压 启动 电机过高 或者过低 而导致 电机严重 损害情况 发 的市场发展前 景 。 生； 第四， 具 有 电流保 护功 能 ； 通过 电流传感技术 ， 对 电机 电流 变化进 行 参考 文献 了实时 的跟踪 与检测 。如果实 际中 因为 机车超载 或者机 车发生故 障而 ［ １ 】 李 成锁 ， 刘 大乾 ， 辛 乐仁 ． 矿 用 电机 车 的斩 渡调 速 改 造Ｉ Ｊ １ ． 煤矿 机 电 ，
湖南双马矿用8T电机车说明书
湖南双马矿用8T电机车说明书
一、应用范围
湖南双马矿用8T电机车（矮车体、斩波调速），适用于有沼气矿井的主要回风巷道和采区进、回风巷道或煤（岩）与沼气突出矿井（全风压通风）的主要运输巷道或回风巷道中，做为集结车辆、运输煤、研石、材料、设备、人员之用。
该车具有重心低，后了望好的特点。
二、使用环境
1、海拔不超过1200米；B、环境温度最高为+40℃，最低为-20℃。
2、最湿月，月平均最大相对湿度为95%（同月，月平均最低温度不大于+25℃）；
3、在空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。
三、结构说明
1、防爆特殊型电源装置部分
湖南双马矿用8T电机车采用了本厂设计的DXT 140防爆特殊型电源箱为本机车提供直流电源。
整个电源装置结构采用了一系列特殊的技术措施，使蓄电池在放电过程中产生的氢气不能积聚，不产生火花，因此可用于有煤尘、沼气爆炸的井下使用。
2、机械部分
湖南双马矿用8T电机车机械部分由车体框架、司机室、走行部
件、制动装置、撒砂装置等部分组成。
3、车体框架：车体框架是由左右侧板、前后端板、中间隔板焊接成一体的框型结构。
4、车架的前后端板上装有弹性缓冲器和连接器（即碰头）用以减轻连挂矿车时冲击司机室内设隔爆型司控器、制动手轮、撒砂扳手、脚踏警铃、司机座椅、前后照明灯、蓄电池电压容量显示器。
5、走行部件：走行部件由轮对、齿轮变速机构、轴承箱、牵引电动机、弹性吊挂等组成，每台机车有两组走行部件。
IGBT斩波控制直流电机调速系统的设计
课程设计名称：电力电子技术题目：IGBT斩波控制直流电机调速系统的设计专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要在工业生产和机械制造中，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。
当今市场上用的最多的IGBT直流斩波器，是一种全控型斩波器，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，又可以针对不同的负载对象，做少量的改动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，具有极其明显的优势。
关键词：直流电动机；IGBT；直流斩波；调速目录前言 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
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矿用隔爆型斩波调速箱部件介绍
矿用隔爆型斩波调速箱部件介绍首先是外壳部分，矿用隔爆型斩波调速箱的外壳采用高硬度的合金材料制成，具有较好的强度和刚性，可以有效地保护内部的重要部件。
外壳上还设置有进气口、排气口和散热器，用于保持设备的正常工作温度和散热。
内部结构包括减速机、转动装置、润滑装置等。
减速机是矿用隔爆型斩波调速箱的核心部件，主要由齿轮传动装置组成，通过不同齿轮的传动比来实现轴的旋转速度调节。
减速机的齿轮采用合金钢材料，具有较高的强度和硬度，能够承受较大的负载。
转动装置包括轴、轴承等部件，用于支撑和传递动力。
润滑装置包括油泵、油箱等部件，用于将润滑油输送到齿轮和轴承等处，减少磨损和摩擦，提高设备的使用寿命。
隔爆装置是矿用隔爆型斩波调速箱的重要部件，主要是为了防止内部发生爆炸事故。
矿用隔爆型斩波调速箱内部的齿轮和轴承等部件在长时间工作下会产生较大的摩擦热量，如果不及时散热，容易引发爆炸。
因此，隔爆装置主要通过散热器和防爆构件等方式来将热量散发出去，保持设备的正常工作温度。
除了上述部件外，矿用隔爆型斩波调速箱还具备一些附加装置，如传感器、控制系统等。
传感器主要用于检测变速箱的温度、压力、转速等参数，并将这些数据传输给控制系统。
控制系统可以根据传感器的反馈信号来控制设备的运行状态，实现设备的自动控制和调节。
总之，矿用隔爆型斩波调速箱的部件包括外壳、减速机、转动装置、润滑装置、隔爆装置等。
这些部件相互协作，共同实现设备的正常工作和调速功能。
对于矿山行业来说，矿用隔爆型斩波调速箱的可靠性和安全性尤为重要，因为它直接关系到矿山生产的效率和安全。
因此，在设计和制造矿用隔爆型斩波调速箱时，需要注重部件的质量和使用性能，确保设备能够在恶劣的工作环境下可靠运行，提高矿山的生产效益。
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新型矿用电机车可控硅斩波器设计胡晓东（枣庄联鑫实业有限责任公司，山东枣庄277122）摘要该文提出了12T蓄电池电机车直流串励电动机现在使用的斩波器的优缺点，介绍了一种新型斩波器的设计，通过优化设计弥补了原斩波器的不足，提高矿用蓄电池电机车斩波器的综合性能。
关键词直流串励电动机可控硅斩波器PLC控制中图分类号TD64+2文献标识码BThe new design of the mining electric locomotive chopper systemHu Xiao－dong（Zaozhuang Lianxin Industrial Co．，Ltd，ShanDong Zaozhuang277122）Abstract This article put forward the advantage and weakness of the chopper system that12T mining electric locomotive threading excitation D．C．elec-tric motor was now used．Introduced a new kind design of chopper system．The new cellent design made up the shortage of original design The comprehen-sive function of the mining electric locomotive was raisd．Key words excitation direct current electric motor the SCR chopper system PLC controlling目前国内大吨位矿用电机车直流串励电动机斩波调速多用以下两种方式：（1）开环模拟触发信号控制的可控硅斩波调速方式。
优点是：控制部分简单，主关断器件为可控硅，成本低，导通后压降低，耐用；缺点是：控制部分为开环模拟控制，不精确，可靠度不高，主电路器件易损坏，主电路较复杂。
（2）开环数字触发信号控制的IGBT斩波调速方式。
优点是：控制部分精确，可靠度高，主关断器件为IGBT，主电路简单；缺点是：控制部分为开环控制，主关断器件为IGBT，成本高，保护电路复杂。
经过对现有斩波电路比较、分析，选择主电路用关断器件为可控硅的琼斯电路，控制部分用PLC产生触发信号的闭环数字电路。
这种选择综合了各种电路的优点，可提高斩波调速装置的综合性能。
1直流串励电机特性及参数12t蓄电池电机车使用两台22kW直流串励电动机，电机额定电压160V，最大电流500A。
两电机并联的电动机锁定转子伏安特性曲线见图1。
2斩波主电路设计2．1琼斯斩波电路根据综合条件选择主斩波电路为琼斯电路，电路原理图见图2。
*收稿日期：2011－10－25作者简介：胡晓东（1984－），男，大学本科，毕业于中国矿业大学机械电子工程专业，现任枣庄联鑫实业有限责任公司电机车厂技术主管，助理工程师。
图112t机车串励电动机的伏安特性曲线图2琼斯斩波电路原理图本电路中SCR1为主可控硅，SCR2为辅助关断可控硅，RL为负载。
当SCR1触发后电路导通，电流方向为电源+—SCR1—L2—RL—电源－，电源向负载供电；由于电抗L2、L1存在耦合，L2产生感生电压，感生电压向电容C充电，充电回路为L1—D—C—SCR1—L1电容电压由二极管保持；需要停止对负载供电时，触发SCR2，电容C形成C—SCR2—SCR1—C放电回路，SCR1受到反向电压作用关断，D1为续流二极管。
琼斯电路可通过触发可控硅实现对电源的通断控制，如果SCR1、SCR2的触发信号交替、连续的触发即可实现对直流电源的斩波，通过调节SCR1、SCR2的触发信号的时间间隔可改变负载的平均电压，实现电机的调速。
2．2主电路计算电路计算时均取最苛刻条件下的计算值。
（1）已知条件：电源电压192V，电机额定电压160V，电机额定电流140A，电机最大电流500A，可控硅关断时间toff =30μs，可控硅反向关断需电荷量Crr=50μQ。
（2）根据电机最大电流估计斩波器的斩波周期及斩波率两电机并联启动最大电流为1000A，最小为600A，根据图1特性曲线选择斩波周期为4ms，斩波率为1：5。
（3）根据关断要求计算电容C参数①考虑电路损耗和电抗器升压，公式计算为：C=Ifˑ30μsC=1000ˑ30190=156μF式中：C－主电路的最大电流；U－电容两端电压。
②考虑电容规格用8支20μF电容并联得到160μF电容。
（4）根据关断要求计算电抗L参数①为可靠关断，电抗取L1为L2两倍耦合，L1在最小关断时间1ms时间内对电容充电，即电抗与电容能量形成转换，根据电机伏安曲线得下公式：U=LIf 1ms即L=Uˑ1msIf=200ˑ11000ˑ10－3H=2ˑ10－4H式中：If－主电路的最大电流；L－电感值；U－为电容两端电压。
②考虑电容反向充电时的能量损耗，L1取0．8mH，L2取0．4mH。
（5）计算各部分电流值①SCR1和L2电流计算SCR1和L2电流的最大电流为1000A，根据电机特性曲线平均电流为800A。
②充电回路电流计算电容充电时平均电流为1000/5A=200A，放电时最大电流为1000A，平均电流为300A。
D和L1在电容放电时不工作，电流为200A。
③SCR2、D1电流计算根据以上计算结果和已知条件，可控硅SCR2电流最大值为1000A，平均值为500A，续流二极管D1电流最大值为1000A，平均值为800A。
2．3确定斩波器主电路2．3．1斩波器主电路器件参数确定根据以上计算，斩波器主电路各器件参数选取为：主可控硅电流800A；副可控硅电流600A；换向电容用8支20电容并联；续流二极管电流800A；二极管电流300A；电抗器1．2mH，电流300A；所有电器元件耐压600V。
2．3．2主电路保护电路器件选型根据参数选择阻容吸收为0．47μF、耐压1000V电容和20W20Ω绕线瓷管电阻。
2．3．3主电路电路图根据选型可确定斩波器主电路电路图见图4。
图4斩波器主电路图图图4中S为直流电动机电枢，MD为电动机定子励磁线圈，K1－4为电动机换向开关。
3斩波控制部分设计根据斩波器需要，控制部分要满足：能产生两个可控硅触发脉冲信号；两个触发脉冲信号宽度相同交替触发，交替的时间间隔可调整；触发信号要根据电机的电流及电压大小自动调整。
为了精确可靠的完成要求，控制部分采用可编程控制装置，控制部分框图见图5。
图5控制部分方框图电机速度给定装置可将手控把手的转动角度指示的速度值转换为电压值供给单片机，单片机接到电压值后发出主触发信号，主可控硅开通，当电机电流上升到900A时，单片机发出副触发信号，使斩波电路断电，当电流值小于700A时，单片机发出主触发信号，使斩波电路通电，接着重复上述过程，电动机大电流启动，电机端电压不断升高；当电动机端电压达到机车速度值所对应的电压值时，单片机转为恒电压控制，电压恒定在电机速度给定装置指示的速度值所对应的电压值上；当电机电流大于600A时，单片机转为恒电流范围控制。
考虑到长时大电流工作会损坏电气部分，控制系统将在电机大电流启动时间超过两分钟后发出副触发信号停止主触发信号，关断主电路电源，操作者需将电机速度给定装置回零后重启动，单片机才可启动。
4结论斩波器制造完工后安装在机车上经过出厂运行试基于Oracle数据库煤矿监控系统的设计李冬冬，张瑞林（河南理工大学，河南焦作454350）摘要该文针对突出区域预测过程中存在的数据多，信息量大的情况，在Oracle的基础上建立突出煤层瓦斯数据库，并利用这些数据进行分析，提取煤与瓦斯突出特征，得到预测结果。
本文在瓦斯地质理论的指导下，建立了突出煤层瓦斯含量点，钻孔等数据库，同时利用数据库保存现场数据并可实现历史数据的显示。
关键词Oracle数据库区域预测中图分类号TD76文献标识码AAbstract For the situation of large amount of data and information during the regional forecast of coal and gas out－burst，provides a system，which is based on the way of Oracle，provides querying and analyzing data，by these data analyzes and draws the gas out－burst characteristics and forecasting re-sult．Then，according to related principles of database and theory of gas geology，some main gas－geological information data is designed，including drilling bore data，gas－content data．Key words Oracle database regional forecast1概述突出煤层的煤与瓦斯突出预测涉及的数据多，信息量大且多数数据具有较强的实效性，如何有效地将数据管理起来加以分析，对煤与瓦斯突出进行准确预测，是体现矿井安全管理水平和先进程度的重要标志之一。
基于Oracle数据库煤矿监控系统以煤矿安全生产信息为基础，采用目前先进的Ocacle数据库，对井下实时传输的数据进行保存分析，并从煤矿安全生产面临的煤与瓦斯突出这一重大灾害进行预测和监控。
2突出煤层瓦斯数据管理软件功能数据管理软件包括数据采集、数据备份、数据历史查询、用户管理、突出预测和密码修改等功能。
（1）数据采集，将井下传感器检测到的数据传输给计算机，并将数据存储到数据库中，主要包括突出煤层测点瓦斯含量、通风量、一氧化碳含量、风速、温度、矿压等数据，是煤矿安全监测系统中非常重要的数据。
（2）突出危险的分析与预测，对保存在数据库中的数据进行分析，得出突出煤层工作面风险等级，并发布警报信号。
（3）数据查询，查询保存在数据库中的矿井各种数据，查询出来的数据可以统计打印出来。
*收稿日期：2011－10－25作者简介：李冬冬（1983－）男，河南焦作，河南理工大学大学在读研究生，煤矿瓦斯安全与技术。
（4）数据备份，完成数据库的备份，起到数据保护功能。
（5）用户管理，由系统管理员进行用户的添加和删除，以及修改用户的账号和密码，防止数据泄漏。