本文著重介紹工程型重載變頻器在礦山電動(dòng)輪自卸車系統(tǒng)上的應(yīng)用，工程型重載變頻器能夠滿足電動(dòng)輪自卸車在特殊工況下性能上的各種要求，滿足在電動(dòng)輪自卸車行業(yè)的相關(guān)規(guī)定及行業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。工程型重載變頻器擁有矢量控制技術(shù)，為大功率、高性能和高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)合提供了極具競爭力的行業(yè)應(yīng)用解決方案。
一、設(shè)備描述
電動(dòng)輪自卸車是專為大型露天礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的一種運(yùn)輸設(shè)備，自1963年研制生產(chǎn)的世界第一臺(tái)載重量77T礦用電動(dòng)輪自卸車以來，經(jīng)過50年的不斷發(fā)展和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，礦用電動(dòng)輪已經(jīng)日漸成熟。
目前電動(dòng)輪自卸車主要有108T、120T、154T、170T、190T、220T等多個(gè)系列，在開采量千萬噸級(jí)以上的大型露天礦山的運(yùn)輸設(shè)備中，電動(dòng)輪自卸車已經(jīng)占有2/3的市場(chǎng)，承擔(dān)著世界上近40%的煤和90%鐵礦的開采運(yùn)輸量。目前，國際上生產(chǎn)礦用電動(dòng)輪自卸車的主要產(chǎn)商有：KOMATSU（原Dresser）、HITACHI(原Euclid)、LIEBHERR、TEREX、CATERPILLAR及白俄羅斯汽車制造廠等。而國內(nèi)的大型礦用電動(dòng)輪自卸車生產(chǎn)起步于上世紀(jì)70年代，先后出現(xiàn)了湘潭電機(jī)廠、本溪重型汽車廠、內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司、常州冶金機(jī)械修造廠等行業(yè)骨干企業(yè)。
當(dāng)前重型礦用電動(dòng)輪自卸車的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
(1)大型化；
(2)計(jì)算機(jī)控制和大量新電控元器件的使用；
(3) 整車性能和工作可靠性的提高，其傳動(dòng)方式也由交---直流傳動(dòng)逐步向交---直---交流直接傳動(dòng)方式過渡。
促使礦用電動(dòng)輪自卸車朝大型化方向發(fā)展的動(dòng)因主要有兩個(gè)：一是大型露天礦山開采的需要，二是大型機(jī)械傳動(dòng)自卸車的發(fā)展。
設(shè)備描述
二、 工藝要求：（主要描述該設(shè)備對(duì)工藝的要求）
礦用電動(dòng)輪自卸車作為專門為露天礦山設(shè)計(jì)的大型運(yùn)輸設(shè)備，其惡劣的使用工況和使用強(qiáng)度，給電動(dòng)輪的工藝提出了嚴(yán)格的要求。電動(dòng)輪自卸車的各部位介紹如下圖：
三、 方案描述
電氣控制框圖：
整流輸入、輔助整流輸入、逆變輸出及信號(hào)線輸出航插，均布置在控制柜后部。制動(dòng)電阻和制動(dòng)風(fēng)機(jī)連接電纜均布置在控制柜右側(cè)面。各種連接線纜均有絲印指示，依據(jù)絲印即可完成電纜連接工作：
控制柜背面接線圖
控制柜左側(cè)面接線圖
制動(dòng)控制變頻改造方案：
總共有三組制動(dòng)電阻，分別為RP1、RP2、RCM1。采用分級(jí)制動(dòng)方式，即根據(jù)不同母線電壓，投入相應(yīng)的制動(dòng)電阻，同時(shí)留有一定余量，用作直流母線電壓過壓保護(hù)。
108T礦用自卸車電機(jī)參數(shù)：
礦用自卸車牽引電機(jī)特性曲線：
四、 系統(tǒng)框圖
4.1系統(tǒng)框圖如下
電氣控制柜內(nèi)部布局
五、 方案優(yōu)勢(shì)
礦用自卸車的專用交流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品是匯川公司結(jié)合礦用自卸車的機(jī)械特性、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工況和湘電公司108T車輛的相關(guān)要求進(jìn)行了量身定制開發(fā)設(shè)計(jì)專機(jī)，在設(shè)計(jì)上除考慮滿足湘電新生產(chǎn)的108T礦用自卸車由直流改為交流變頻控制系統(tǒng)外，同時(shí)湘電可將該交流變頻控制系統(tǒng)用于舊市場(chǎng)的升級(jí)改造，從機(jī)械安裝上和電氣接口上完全可以取代原直流的電器柜，從而減少日常維護(hù)、提高產(chǎn)品的可靠性、改善爬坡性能、降低綜合成本。
相關(guān)的技術(shù)在礦用電動(dòng)輪自卸車的主要優(yōu)勢(shì)來自行業(yè)差異化和定制化，相對(duì)于進(jìn)口品牌，我們能夠提供給客戶更多的價(jià)格價(jià)值，在設(shè)計(jì)成本和維護(hù)成本上大大節(jié)約。另外，變頻器使用在礦用電動(dòng)輪自卸車還有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
1、 維護(hù)的方便：直流電機(jī)由于有電刷，在長期的運(yùn)行過程中，電刷的損壞較為頻繁，跟換電刷時(shí)需要拆除后輪電機(jī)，維護(hù)時(shí)間長，工作量繁重。
2、 在直流車中變向等動(dòng)作都靠接觸器完成，在電動(dòng)輪運(yùn)行過程中各個(gè)接觸器動(dòng)作頻繁，使得接觸器的使用壽命大大減少。在匯川的方案中，都是靠程序控制，只有制動(dòng)電阻有兩個(gè)接觸器，這就大大降低了接觸器的維修頻率。
3、 在直流車中使用機(jī)械剎車很頻繁，使得機(jī)械剎車的磨損很大，并且經(jīng)常使用機(jī)械剎車會(huì)帶來高溫，影響電機(jī)溫度，嚴(yán)重時(shí)甚至有著火的風(fēng)險(xiǎn)。在我們的方案中，主要是以電制動(dòng)為主，重載情況下電制動(dòng)也能完全滿足制動(dòng)要求，大大降低機(jī)械剎車的使用頻率，從維修和安全性兩個(gè)方面都得到很大程度的改善。
產(chǎn)品重要技術(shù)功能特點(diǎn)：
1、兩個(gè)寬范圍輸入電壓等級(jí)
108T MTC三相AC 212～550V，母線電壓隨車速與功率分段閉環(huán)；
220T,300T MTC三相AC 212～1140V，母線電壓隨車速與功率分段閉環(huán)。
2、定制化外形結(jié)構(gòu)，功率密度增大
符合電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的定制化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在950*700*1380（長*深*高）空間內(nèi)功率密度可達(dá)400kW*2。
3、模塊化設(shè)計(jì)易于維護(hù)
主器件采用獨(dú)立的單元化模塊化設(shè)計(jì)，維修方便，普通工人即可完成主器件的更換；
所有控制板裝在一個(gè)插框內(nèi)，共用一個(gè)背板，控制線采用專用的插頭同背板連接，能減小外界對(duì)板件的干擾，同時(shí)板件更換方便。
4、高防護(hù)等級(jí)，高振動(dòng)、低溫環(huán)境應(yīng)用
柜體IP65防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)工況及冬天室外低溫環(huán)境。
5、定制化需求
輔助整流器用于勵(lì)磁發(fā)電機(jī)輸出整流；
車輛控制器用于整車和發(fā)電機(jī)控制與TCU共背板安裝于控制插框。
礦用自卸車功能：
六、 結(jié)語
由工程型重載變頻器改造后的交流電動(dòng)輪自卸車，目前已經(jīng)在多個(gè)的露天煤業(yè)試運(yùn)行，通過一段時(shí)間的跟蹤和調(diào)查，交流車無論在駕駛感受、性能、故障率還是在維修成本（時(shí)間成本、物力成本、人力成本等）各個(gè)方面相比于直流車都已經(jīng)有很大程度的提高和改善，為電動(dòng)輪自卸車的國產(chǎn)化發(fā)展帶來了一次變革。
