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1、矿用直流斩波调速器介绍矿用直流斩波调速器介绍 由于焦煤集团现阶段多采用斩波调速电机车，故下面针对这种调速方式再作一个专门介绍。 一、 简介 矿用直流斩波调速器适用于窄轨工矿电机车的直流电机实现启动、调速的配套产品。本产品在过去可控硅脉冲调速基础上改进、发展而来，斩波器功率管采用比可控硅元件性能更好的进口IGBT绝缘栅双极型大功率晶体管元件，它是世界上最优秀的电力电子功率开关元器件，具有性能佳、开关频率高、驱动功率小、开断可靠、容量大、性能稳定等优点。因此，采用IGBT斩波调速方案的机车具有无级调速、启动平稳、启动力矩大、保护功能全等特点。 新型的IGBT模块内部都设有过电流限制电路，能很好的保
2、护机车电机和相关电器。斩波调速机车能在波动大的直流电网正常运行，输入电压允许在+20%至-30%的范围内波动；矿用架线式机车调速器还具有电制动的挡位。可以在很大程度上减少使用机车手制动的次数，使闸瓦片的磨损降低，减少维修量。 传统的电阻调速是通过改变启动电阻的阻值来调节电机电压，调速过程中启动电阻会大量发热损耗大量电能；而IGBT斩波调速是通过改变IGBT导通和关断时间的比值调节电机平均电压，调速过程中能量损耗极小。所以在同等工况下斩波调速机车比电阻调速机车节能30%以上。 二、 斩波调速器的组成： 该调速器分蓄电池机车用调速器和架线式机车用调速器。蓄电池机车用调速器由外壳、司机控制器、斩波主
3、机组成，斩波主机包括控制驱动盒、光电给定器、IGBT模块、DC/DC辅助开关电源模块、滤波电容共五部分。架线式机车用调速器由司机控制器、斩波主机箱、平波电抗器及制动电阻器四大部分组成。每台我公司出产的斩波调速器都印有“韶力牌”标志，谨防假冒产品。 IGBT是由场效应晶体管与大功率晶体管相结合的全控功率开关元件，其开关频率高，驱动功率小，当栅极施加+15V时，器件即导通，施加0或-15V时，器件即关断。 控制驱动盒为斩波调速器的核心部分，由波形发生器、脉宽调制器、给定跟随器、过流放大器、脉冲渐宽电路组成，实现欠压保护、过压保护及IGBT的驱动等功能。 光电给定器通过调速手柄主轴凸轮联动，当调速手
4、柄进入牵引位时，接通控制驱动盒24V工作电源，通过调节光电给定器操纵件角度变化，输出04V给定电压，实现机车无级调速功能。 辅助开关电源模块将输入电压转换成24V直流电，为控制驱动盒等提供24V稳定工作电源。 三、 工作原理： 在电源与电机之间接入一个IGBT斩波调速器，它像通断极快的高速开关，通过改变导通和关断时间的长短的比值即占空比，来改变电机端平均电压值，以达到调速的目的。 四、 操作规程： 观察机车周围，无障碍及轨道信号灯允许通行的情况下，发出行车指令。 确定行车方向，移动司机控制箱反向手柄，反向手柄共有三个工作位，即“0”位、“向前”位、“向后”位，由于主回路未接通，操作反向手柄时触
5、点是不带电转换的，为了做到无弧转换，主手柄与反向手柄之间设有机械联锁。 将反向手柄置于“向前”位或者“向后”位，同时松开闸瓦，准备启动机车。 司机操作主手柄由“0”位移至“合闸”位。 继续操作主手柄由“合闸”位移至“调节”位，待三秒后继续操作。 操作主手柄由“调节”位继续向前移动时机车处于调压位运行，主手柄驱动光电给定器光盘移动，即可改变VT1、VT2的导通脉宽，司机控制箱输出电压也随着主手柄的前移不断提高到最大调节电压，机车速度也不断提高。 主手柄从130移至终点位置时，机车全电压运行。 主手柄由全压位退回“0”位时的工作过程与上过程相反。 司机可根据实际需要调解调速手柄在40至150之间来
6、控制机车速度。当需要减速时，可将调速手柄在全压位逆时针方向移到合适位置，直至退回到“合闸”位或“0”位，司控器停止工作，机车靠惯性运行。 主手柄由“全压”位返回“0”位，机车速度减小直至停止。当机车要换向运行时，必须将主手柄回“0”位后，待机车停稳之后，方可操作方向手柄实施换向操作。 若机车在运行过程中出现轮子打滑时，可适当降低机车速度，并按运行方向扳动撒沙筒开关撒沙。 当机车在运行中出现故障，应及时处理。严禁在无调速情况下，将调速手柄扳至机械全速位运行。 司控器不使用时，方向手柄应置于“0“位。司机离开机车时应取出方向手柄。 五、 用户保养及注意事项： 1、定期检查各部件紧固螺丝是否松动，尤
7、其是滤波电容、IGBT、续流二极管、防反二极管紧固螺丝。若松动，应及时拧紧。 2、定期检查电机线圈的绝缘强度，应在2M以上，若达不到，则应及时处理。测量电机绝缘强度时，电机线圈与斩波器主机回路必需断开。 3、定期检查给定器内微动开关工作是否正常，给定器输出电压是否在04V之间线性变化。 4、定期用500型万用表欧姆档检测电容的充放电情况，当电容容量不足时，应及时更换，否则将危及IGBT工作安全。 5、定期检查各接插件是否插接牢靠，若松动，应及时处理。 司机在操作机车时，请尽量使机车工作在全速位，不宜长时间在调速位工作。 司控器散热板设有85的温度开关，如果机车出现频繁停机的现象，则司机及维修人
8、员需对机车进行检查，检查机车是否长期处于调速位拖重载的工况，检查司控器的散热情况及全速位旁路开关接触状况。 在进行机车维护时，请注意检查IGBT模块是否紧贴散热底板，司控器散热铝板是否紧贴司控器外壳，紧贴是指两个面紧贴接触，而非点接触。 机车在运行过程中，如温度过高而停机，则稍等一段时间，待温度下降后，将主手柄归零复位，机车即能恢复工作，不需做任何处理，不属于故障现象。 若操作手柄扳倒调速位，机车不动时，严禁继续扳到全速位使用，否则将引起全速开关烧坏，同时对电机以及齿轮均会有冲击，甚至损坏。 停车时一般将主手柄归零，再用制动手轮刹车，禁止采用打反方向的方法停车。主手柄未归零时严禁使用制动手轮强
9、制刹车。 贮存期超过一年使用时，应先做轻载试车。 在更换电机或者大修后，请注意在试车时，要确保两台电机旋转方向一致，否则一开车电机就会严重过载。 六、 常见问题及解决方法 控制电路部分： 观察控制盒15V绿色指示灯和红色故障指示灯。 控制盒指示绿灯亮：说明控制盒供电电路正常。 控制盒指示绿灯不亮：检查给定器内微动开关及给定器输出插座是否接触良好，相关连线是否断开，给定器有无04V电压输出。检查给定器及给定器插座、线路、传动装置是否松动或断开，将其修复或更换。 若控制盒驱动指示红灯亮或闪烁，则可能是控制驱动盒坏，也可能是IGBT损坏；IGBT损坏则更换，控制驱动盒坏则更换控制驱动盒，若确实判断控
10、制盒损坏，更换之前先检查IGBT是否损坏，只有确保IGBT正常后，才能通电试车。 检查辅助电源输入和输出的指示灯是否都亮，若都不亮，则更换辅助电源。若给定器和辅助电源都正常，则控制盒坏，需更换。 主电路部分： 主电路未接通。 IGBT开路，更换IGBT。 电机电路部分： 反向鼓接触不良，电机线圈开路或相应线路断开，碳刷磨损过多。将其修复或更换。 车能调速但速度不够 1、机车超载，减轻负载。 2、机械故障，制动闸瓦未完全松开。检查机械部分，将其修复。 3、更换控制盒或电流传感器。 4、给定电压不够，低于3.5V，检查给定器，将其修复或更换。 5、单电机工作，检查电机及换向鼓。 机车失控 司控器调
11、速手柄刚进入合闸位，机车突然进入全速，即为失控。 1、电容松动或电容无容量，引起IGBT击穿。紧固或更换电容，更换IGBT。 2、给定器损坏，给定电压在3.5V以上，或为某一固定值。更换给定器。 3、电机线圈S1-2或C2-2接地。将其修复或紧固。 4、全速开关粘结。将其修复或更换接触头。 主手柄刚吸合，便烧主电源保险 1、电机线圈绝缘强度不够、短路或搭铁。将其修复或更换。 2、电容击穿或电源正负极短路。更换电容或检查电源电路。 3、IGBT和续流二极管击穿。更换IGBT和续流二极管。 维修注意事项： 1、检修前务必先断开电源，同时将储能电容放电完后，方可操作。即在电源断开情况下将电机车调速手
12、柄推到“全速”位，使电容上储存的电量放完后，才能开箱维修。 2、维修时，切忌盲目更换元件，应根据电气原理分析，找出故障部位，分析损坏原因。在确认需更换元件时，请选用同规格、型号的配件，最好选用制造厂家配件，以确保机器正常运行。 3、控制盒是整个调速系统的核心部位，其要求较严格，请不要随便乱动其元件，控制盒原则上不要求用户维修，能判断其好坏即可。 4、更换IGBT和防反二极管时，务必使其散热面平整、光滑，并均匀涂上导热硅脂。紧固时应对角拧紧螺丝，确保其工作温度能有效地传到散热板上。 5、电容属易损件，更换时应注意其极性，其正负极螺丝要上紧，不能松动，且定期检查。若不能紧固，则应更换，否则将危及I
13、GBT工作安全。 6、应判断IGBT正常后，才能更换控制盒。否则，IGBT击穿后，高压将从IGBT的G串入控制盒，继续损坏新的控制盒。 7、维修主机时，应注意铝板底部平整，无划痕、灰尘及其它物质；更换主机时，应注意铝散热板与司控器外壳接触面完全接触，使铝板温度能有效地通过司控器外壳散热。 8、维修结束后，将维修情况记录清楚。 IGBT好坏的判断： 1、首先将控制端g、e用铜线短接，用500型万用表欧姆档测量，黑表笔接C极，红表笔接E级，表针不动。然后，黑、红表笔对调测量，表针偏转较大，最后拆掉铜线，测量控制端，若正反向都不通，则初步判断IGBT正常。 2、用表X10K档黑表笔接G，红表笔接E，
14、即在控制端加正向电压，再将黑表笔移接C，此时万用表读数很小。然后将红表笔接G，黑表笔接E，即在控制端加反向电压，再将黑表笔接C，红表笔接E，此时万用表读数为无穷大，则证明该IGBT控制特性正常。否则，则不正常。 3、万用表X10K档测试C、E、G对底板绝缘电阻时，万用表指针应不动。为无穷大时为正常，否则为不正常。 控制驱动盒好坏判断 控制驱动盒正常与否，可以通过观察+/-15V绿色指示灯和驱动指示红灯T1、T2来判断。当CN1的2、3脚有24V电压输入时，绿灯全亮，而红灯不亮时，则一般为正常；红、绿灯全不亮时，则控制驱动盒坏了；绿灯亮，红灯也亮时，应检查IGBT或IGBT驱动线中隔离二极管是否
15、开路，若IGBT或IGBT驱动线中隔离二极管均正常，则控制驱动盒坏。 由于控制驱动盒参数要求比较严格，需特殊仪器设备才能检测，若控制驱动盒出现问题，可寄回我公司进行检修。我公司配有控制驱动盒测试仪，可直接测试控制驱动盒的好坏。 光电给定器好坏判断 用500型万用表X1档或X10档测量微动开关通断，若万用表读数趋近于零，则为正常。反之，电阻很大或开路为不正常，需更换。 当光给定器接入电路中，插座5、6脚之间有15V工作电压时，调节光电给定器操纵件时，4脚应随操纵件转动角度变化输出04V电压，则为正常。若全速开关刚吸合时，输出电压仍低于3.5V，则为不正常，需修理或更换。 辅助电源好坏判断 观察辅助电源输入指示红灯和24V输出绿灯，当红灯和绿灯均亮时，一般为正常。 当绿灯亮、红灯不亮时，用万用表电压档测量红色脚1、黑色脚4之间有无电压输入，若有则辅助电源坏。若无，则检查插座接触是否良好，电源输入电路是否断开；若红灯亮而绿灯不亮，用万用表测量有无24V输出，若无，则辅助电源损坏。 电容组件的好坏判断 用500型万用表X10档或X100档测量，将电容电量放完，将万用表红黑两笔分别接+、-极，检测电容充放电情况。此时，万用表指针应偏转，然后迅速回到无穷大，若表针不动，则电容开路；若表针偏转后，回位很慢或不能回到无穷大，则电容漏电或击穿，均不能使用。
