工礦電力機(jī)車是礦山運(yùn)輸和隧道建設(shè)中重要的運(yùn)輸設(shè)備。工礦電力機(jī)車具備牽引力大、過(guò)載能力強(qiáng)、行駛速度快、維修維護(hù)成本低等特點(diǎn)，在各大城市的地鐵建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用。本文主要介紹了海浦蒙特HD30-4T250-D變頻器在150噸直流工礦電力機(jī)車上的成功應(yīng)用，以及如何通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)改善機(jī)車控制特性，實(shí)現(xiàn)靈活的駕駛體驗(yàn)。

1 工礦電力機(jī)車系統(tǒng)

電力機(jī)車的出現(xiàn)是在鐵路運(yùn)輸對(duì)大運(yùn)載量、高運(yùn)輸速度以及更強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力的需求下誕生的。工礦電力機(jī)車由于采用直流制，在功率和速度上比干線電力機(jī)車小。憑借其靈活的控制以及自身攜帶能源特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于礦山的短程礦石運(yùn)輸以及隧道建設(shè)中的石渣運(yùn)輸。

直流工礦電力機(jī)車由控制室、傳動(dòng)系統(tǒng)以及蓄電池組組成?？刂剖彝瓿蓹C(jī)車運(yùn)行控制；傳動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)110kW交流電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)減速機(jī)傳動(dòng)到輪轂，制動(dòng)剎車片由一臺(tái)4kW壓縮機(jī)提供開(kāi)閘動(dòng)力；蓄電池組為48個(gè)12V鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，為整個(gè)機(jī)車系統(tǒng)提供電力。

直流工礦電力機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中有兩種運(yùn)行情況：滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)需要電機(jī)在0－50Hz內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)最大運(yùn)行速度在40kM/H左右，要求有足夠的轉(zhuǎn)矩輸出；空載運(yùn)行時(shí)需要電機(jī)在0－70Hz內(nèi)運(yùn)行，此時(shí)最大運(yùn)行速度要達(dá)到60kM/H。

下圖是電力機(jī)車系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

2 應(yīng)用解決方案

傳統(tǒng)電力機(jī)車采用斬波調(diào)速技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)很多礦山現(xiàn)場(chǎng)仍采用此種技術(shù)。而當(dāng)前流行的變頻調(diào)速技術(shù)將徹底革新直流工礦電力機(jī)車驅(qū)動(dòng)技術(shù)。變頻調(diào)速具有精確的控制精度，電機(jī)運(yùn)行頻率精度可以精確到0.01Hz；有更高的節(jié)能效益，通過(guò)軟啟動(dòng)相比常規(guī)啟動(dòng)方式節(jié)約電力；有更寬的調(diào)速范圍，機(jī)車需要滿足滿負(fù)荷運(yùn)行和空車運(yùn)行，而空車運(yùn)行時(shí)要求有更高行駛速度，電機(jī)可以在0－70Hz范圍內(nèi)運(yùn)行。

2.1 系統(tǒng)配置

150噸直流工礦電力機(jī)車兩臺(tái)110kW交流電機(jī)負(fù)責(zé)左右兩側(cè)輪轂動(dòng)力輸出，4kW空壓機(jī)為兩側(cè)的剎車片提供開(kāi)閘氣壓。在解決方案中，我們采用250kW變頻器一拖二實(shí)現(xiàn)主動(dòng)力變頻驅(qū)動(dòng)、4kW變頻器通過(guò)PLC命令控制空壓機(jī)運(yùn)行。變頻部分應(yīng)用方案如下圖：

2.2 參數(shù)配置

對(duì)于變頻器一拖二的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，必須采用V/f控制方式實(shí)現(xiàn)。這種控制方式可以保證兩臺(tái)電機(jī)工作時(shí)加減速時(shí)間、轉(zhuǎn)速保持較好的一致性。

主電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器參數(shù)表

1．完成變頻器控制端子信號(hào)調(diào)試

通過(guò)變頻器參數(shù)d00.50可方便查看各開(kāi)關(guān)量是否輸入正常；模擬量為4－20mA電流信號(hào)。

在調(diào)試時(shí)要考慮給機(jī)械拉桿預(yù)留相應(yīng)的富裕，避免出現(xiàn)拉桿無(wú)法到達(dá)最低或者最高頻率。調(diào)試模擬量時(shí)遵循先調(diào)偏置，再調(diào)增益。

2．完成端子功能參數(shù)設(shè)置

首先正確設(shè)置相應(yīng)的頻率范圍、加減速控制參數(shù)、剎車?yán)^電器輸出頻率點(diǎn)，然后再將頻率給定交給模擬量，最后設(shè)置控制命令為端子控制。

3．開(kāi)始系統(tǒng)調(diào)試

調(diào)試中逐漸加大輸出頻率，監(jiān)視電流及三相輸出平衡；快速減速查看母線電壓，并觀察制動(dòng)單元是否動(dòng)作；最后，設(shè)置技術(shù)要求中的加減速時(shí)間，分別進(jìn)行前進(jìn)、后退、正點(diǎn)動(dòng)、反點(diǎn)動(dòng)、緊急制動(dòng)等操作。

2.4 調(diào)試效果

1．現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行機(jī)車最高運(yùn)行頻率70Hz，運(yùn)行速度平穩(wěn)、加減速響應(yīng)快速。

2．在頻率輸出小于5Hz時(shí)準(zhǔn)確輸出抱閘命令。

3．最大空載運(yùn)行電流在120A左右，符合機(jī)車技術(shù)指標(biāo)。

4．PLC輸出控制命令至變頻器驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)行良好，整個(gè)機(jī)車動(dòng)力調(diào)試順利通過(guò)驗(yàn)收指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

直流工礦電力機(jī)車采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速驅(qū)動(dòng)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足機(jī)車技術(shù)要求。采用先進(jìn)的變頻技術(shù)比傳統(tǒng)的斬波調(diào)速在節(jié)能和高速運(yùn)轉(zhuǎn)上更具優(yōu)勢(shì)。