徐州徐工挖掘机械有限公司XDE系列电传动矿卡电驱动系统简介矿山机械研究所*徐州徐工挖掘机械有限公司**电驱动系统简介到目前为止，矿卡经历了机械传动、交-直电驱动、交-直-交电驱动等三代技术发展。徐工系列电传动矿卡均采用当前最先进、可靠的交直交电驱动技术。徐州徐工挖掘机械有限公司**电驱动原理交流驱动电动轮矿用汽车的工作原理是：发动机发出的机械能通过与飞轮连接的交流发电机转换为电能（三相交流电）。三相交流电经过整流器及滤波器转换为直流电。再经过逆变器（变频器）转换为三相交流电驱动矿车，也就是将电能转换为机械能。动力制动（电制动）：轮马达由电动机状态变为发电机状态，将车轮由于惯性产生的机械能转换为电能（三相交流电），经逆变器反向整流后，转换成直流电，电能经电阻栅转变成热能，释放到大气中。整个矿车的驱动就是一个能量转换的过程。徐州徐工挖掘机械有限公司电驱动系统示意图*柴油机交流发电机整流器滤波器变流器电动轮制动电阻栅交流直流交流徐州徐工挖掘机械有限公司**电驱动原理交—直—交变频：先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。PWM脉宽调制：输出电压的大小通过改变输出电压脉冲的占空比来实现。电压型直流环节储能方式：直流环节的储能元件是电容器。徐州徐工挖掘机械有限公司*交—直—交变频交—直部分：1.整流器由六个二极管组成全桥式整流，将发电机发出的三相交流电全波整流成直流电。2.滤波器：滤平全波整流后的电压波纹；当负载变化时，使直流电压保持平稳。徐州徐工挖掘机械有限公司*交—直—交变频直—交部分：直流—交流（DC—AC）变换电路又称逆变器（inverter），能够将直流电能转换成频率可调的交流电能，使直流电源向交流负载提供能量。三相桥式逆变器主电路徐州徐工挖掘机械有限公司*交—直—交变频绝缘栅双极晶闸管IGBT：交直交驱动形式的发展、成熟离不开IGBT的发展。IGBT相当于一个电子开关，由门驱动电路控制，每秒钟开断次数可达100-10000次.是强弱电的隔离、执行器件。IGBT结构图IGBT图形符号徐州徐工挖掘机械有限公司*PWM—脉宽调制（PulseWidthModulation） 脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值） 在改变输出频率的同时也改变输出电压的占空比(幅值不变)。 占空比=脉冲宽度/（脉冲宽度+脉冲间隔宽度）。 电压的平均值和占空比的大小成正比，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值而改变输出电压的占空比，也同样可以实现变频也变压的效果。用PWM波代替正弦半波徐州徐工挖掘机械有限公司* 过电流保护：在实际工作中，大部分负载都是经常变动的，因此在工作过程中或在升、降速过程中，短时间的过电流是难免的。通过改变变频器的频率，来降低电流。当工作电流超过限定值时，变频器自动地适当降低其工作频率，当工作电流降到限定值以下时，工作频率再逐渐恢复。变频器的保护徐州徐工挖掘机械有限公司*变频器的保护过电压保护在PWM调制方式中，电路是以脉冲的方式进行工作的，由于电路中存在着绕组电感和布线电感，所以在每一个脉冲的上升和下降过程中，可能产生峰值很大的脉冲电压，这个电压将叠加在直流电压上，形成具有破坏性的脉冲高压。在设备上使用了瞬间断路器TC（Transientchopper），当DCLink电压超过1575V时，TC打开，电压经制动电阻消耗，当电压降到1475V时，TC关闭。功能是消除电压峰值。徐州徐工挖掘机械有限公司*欠电压及瞬间停电保护：储能元件（滤波电容）在高电压时充电，吸收谐波及电压波峰，在低电压时放电，维持系统电压平稳。关机后电容电压经电阻释放。变频器的保护徐州徐工挖掘机械有限公司* 过热保护： 在两个轮马达内、每个相位模块上及主发电机的转子和定子上均装有温度传感器。 当温度超过规定值后，系统会发出指令使车辆显示故障并退出牵引状态。相位模块温度传感器轮马达温度传感器变频器的保护徐州徐工挖掘机械有限公司* 负载侧接地保护： 当电动机的绕组或变频器到电动机之间的传输线中有一相接地，将导致三相电流不平衡（两相以上同时接地则形成短路）。当检测出三相电流不平衡时，将立即进行保护。变频器的保护徐州徐工挖掘机械有限公司* EMI（ElectroMagneticInterference)电磁干扰： 高频化和大容量化使装置内部电压、电流发生剧变，不但使器件承受很大的电压电流应力，还在装置的输入输出引线及周围空间里产生高频电磁噪声，引发电气设备的误动作。 谐波会使输入电流波形严重失真。 EMI电容器的作用是将IGBT产生的电磁噪声释放。EMI及谐波防护变频器的保护徐州徐工挖掘机械有限公司*SystemControllerAssembly(SC)InvertorControlModel(ICM)InvertorControlModel(ICM)GatedriverIGBTIGBTIGBTIGBT左轮右轮高压：1400-1500VAC低压：24V及（+15V、-15V、+5V、-5V和0V）ΦAΦBΦCΦAΦBΦCVDCIbIcn扭矩命令反馈扭矩命令扭矩命令反馈扭矩命令加速及制动踏板I/OtruckInterfaceengineAltIfeld控制原理系统控制器逆变器控制模块门驱动器相位模块发动机交流发电机徐州徐工挖掘机械有限公司*需注意的事项在运行过程中以及熄火之后的10分钟之内，人员不得靠近发电机、电动机、变流器、制动电阻等带有高压电的设备，以防发生严重触电事故。
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