本文著重介紹工程型重載變頻器在礦山電動輪自卸車系統(tǒng)上的應(yīng)用，工程型重載變頻器能夠滿足電動輪自卸車在特殊工況下性能上的各種要求，滿足在電動輪自卸車行業(yè)的相關(guān)規(guī)定及行業(yè)驗收標(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
電動輪自卸車是專為大型露天礦設(shè)計和生產(chǎn)的一種運輸設(shè)備，自1963年研制生產(chǎn)的世界第一臺載重量77T礦用電動輪自卸車以來，經(jīng)過50年的不斷發(fā)展和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，礦用電動輪已經(jīng)日漸成熟。
目前電動輪自卸車主要有108T、120T、154T、170T、190T、220T等多個系列，在開采量千萬噸級以上的大型露天礦山的運輸設(shè)備中，電動輪自卸車已經(jīng)占有2/3的市場，承擔(dān)著世界上近40%的煤和90%鐵礦的開采運輸量。目前，國際上生產(chǎn)礦用電動輪自卸車的主要產(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、常州冶金機械修造廠等行業(yè)骨干企業(yè)。
當(dāng)前重型礦用電動輪自卸車的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在三個方面：
(1)大型化；
(2)計算機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，其傳動方式也由交---直流傳動逐步向交---直---交流直接傳動方式過渡。
促使礦用電動輪自卸車朝大型化方向發(fā)展的動因主要有兩個：一是大型露天礦山開采的需要，二是大型機械傳動自卸車的發(fā)展。
設(shè)備描述
二、 工藝要求：（主要描述該設(shè)備對工藝的要求）
礦用電動輪自卸車作為專門為露天礦山設(shè)計的大型運輸設(shè)備，其惡劣的使用工況和使用強度，給電動輪的工藝提出了嚴(yán)格的要求。電動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、逆變輸出及信號線輸出航插，均布置在控制柜后部。制動電阻和制動風(fēng)機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
制動控制變頻改造方案：
總共有三組制動電阻，分別為RP1、RP2、RCM1。采用分級制動方式，即根據(jù)不同母線電壓，投入相應(yīng)的制動電阻，同時留有一定余量，用作直流母線電壓過壓保護。
108T礦用自卸車電機參數(shù)：
礦用自卸車牽引電機特性曲線：
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
礦用自卸車的專用交流驅(qū)動產(chǎn)品是匯川公司結(jié)合礦用自卸車的機械特性、現(xiàn)場應(yīng)用工況和湘電公司108T車輛的相關(guān)要求進行了量身定制開發(fā)設(shè)計專機，在設(shè)計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，同時湘電可將該交流變頻控制系統(tǒng)用于舊市場的升級改造，從機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、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)在礦用電動輪自卸車的主要優(yōu)勢來自行業(yè)差異化和定制化，相對于進口品牌，我們能夠提供給客戶更多的價格價值，在設(shè)計成本和維護成本上大大節(jié)約。另外，變頻器使用在礦用電動輪自卸車還有以下幾個優(yōu)點。
1、 維護的方便：直流電機由于有電刷，在長期的運行過程中，電刷的損壞較為頻繁，跟換電刷時需要拆除后輪電機，維護時間長，工作量繁重。
2、 在直流車中變向等動作都靠接觸器完成，在電動輪運行過程中各個接觸器動作頻繁，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，只有制動電阻有兩個接觸器，這就大大降低了接觸器的維修頻率。
3、 在直流車中使用機械剎車很頻繁，使得機械剎車的磨損很大，并且經(jīng)常使用機械剎車會帶來高溫，影響電機溫度，嚴(yán)重時甚至有著火的風(fēng)險。在我們的方案中，主要是以電制動為主，重載情況下電制動也能完全滿足制動要求，大大降低機械剎車的使用頻率，從維修和安全性兩個方面都得到很大程度的改善。
產(chǎn)品重要技術(shù)功能特點：
1、兩個寬范圍輸入電壓等級
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
符合電動輪結(jié)構(gòu)特點的定制化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在950*700*1380（長*深*高）空間內(nèi)功率密度可達400kW*2。
3、模塊化設(shè)計易于維護
主器件采用獨立的單元化模塊化設(shè)計，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插框內(nèi)，共用一個背板，控制線采用專用的插頭同背板連接，能減小外界對板件的干擾，同時板件更換方便。
4、高防護等級，高振動、低溫環(huán)境應(yīng)用
柜體IP65防護等級設(shè)計，設(shè)計時考慮現(xiàn)場振動工況及冬天室外低溫環(huán)境。
5、定制化需求
輔助整流器用于勵磁發(fā)電機輸出整流；
車輛控制器用于整車和發(fā)電機控制與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輪自卸車，目前已經(jīng)在多個的露天煤業(yè)試運行，通過一段時間的跟蹤和調(diào)查，交流車無論在駕駛感受、性能、故障率還是在維修成本（時間成本、物力成本、人力成本等）各個方面相比于直流車都已經(jīng)有很大程度的提高和改善，為電動輪自卸車的國產(chǎn)化發(fā)展帶來了一次變革。
