吊斗铲电机交直交变频技术原理探究(2)

　　1.2 中间系统
　　
　　1.2.1 滤波电容。
　　
　　（1）滤波电容的组成
　　
　　每条直流母线是由 4 个 2000VDC、3m F 的电容并联组成滤波电容组，此电容是属于终身免维护。
　　
　　（2）滤波电容在直流母线中起如下作用。
　　
　　a.缓冲 AFE 交流侧与直流负载间的能量交换，且稳定 AFE 直流侧电压，使系统可以稳定工作。
　　
　　b.抑制直流侧的谐波。
　　
　　c.在整流电路与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，这就给作为感性负载的电动机提供必要的无功功率。因而中间直流电路的电容容量必须较大，起到储能作用，所以中间直流电路的电容又称储能电容。
　　
　　1.2.2 DC 母线斩波电路。
　　
　　AFE 的 DC 母线斩波电路是斩波电阻通过斩波 IGBT 模块连接到 DC 母线上。斩波电阻是一个阻值很小的电阻，只有 2Ω。虽然阻值很小，但耐高温，最高温度可达 750℃。斩波电阻在电路中具有以下作用。
　　
　　（1）正常停机的情况，斩波电阻释放母线的能量。
　　
　　（2）在正常情况下，AFE 处理所有的回馈能量。在特殊的情况下，AFE 不能有效处理所有回馈能量，斩波电阻帮助 AFE 处理回馈的能量。但是斩波电阻工作时间很短。
　　
　　1.2.3 DC 母线放电电路。
　　
　　AFE 的 DC 母线放电电路是由 4 个阻值 10KΩ，功率 225W 的电阻组成。它们连接在 DC 母线的正极和负极之间。DC 放电电阻的作用是设备在急停或立即停机的情况下，DC 母线斩波电路处于不工作状态，由 DC 放电电阻将直流母线电容的电压释放。
　　
　　1.3 逆变单元
　　
　　1.3.1 逆变单元的组成及原理
　　
　　逆变单元采用了 IGBT 模块组成的桥式逆变电路。它采用了SPWM 控制方式，将母线 1800VDC 转换成频率和幅值都是可调的交流电。
　　
　　SPWM,正弦脉宽调制技术，通过对一系列宽窄不等的脉冲进行调制来等效正弦波形。
　　
　　1.3.2 逆变电路中续流二极管的功能
　　
　　（1）电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。续流二极管为无功电流返回直流电源提供“通路”.
　　
　　（2）当频率下降时，电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过续流二极管返回直流通路。
　　
　　（3）在逆变的过程中，同一桥臂的两个逆变管处于不停交替导通和截止的状态。在交替导通和截止的换相过程中，也不时地需要续流二极管提供通路。
　　
　　1.4 控制单元
　　
　　控制单元应用的是西门子的 SIBAS 控制系统，SIBAS 的意思是，SIBAS 控制系统是在德国发展的并主要用于火车控制系统，现在应用到吊斗铲、电铲、推土机等矿山设备。SIBAS 系统由 SIBAS 硬件和 SIBAS 软件组成，SIBAS 软件使用的是 SIBAS G 程序，通过SIBAS G 程序对 AFE 单元进行控制，控制单元由脉冲触发回路、电流反馈回路和线电压反馈回路组成。
　　
　　1.4.1 SIBAS 硬件及作用。
　　
　　电源，为 SIBAS 机架提供合适的电源，主电源是 110VDC,转换成 24VDC、15VDC、5VDC,为 SIBAS 模块使用。
　　
　　U/F 是 Voltage/Frequency Converter.它是电压和频率信号分离器。U/F 从 CT 或 PT 读取信号，然后将信号进行分离。分离后将电压信号传入 UWS 和 ZR,频率信号传入 SIP.
　　
　　Binary Inputs,读取外部开关量输入信号，电压等级是 24VDC.例如正常停止信号，紧急停止信号，DPC 反馈信号等。
　　
　　Binary Outputs,输出开关量信号，电压等级是 24VDC.一部分是将开关量信号传入 PLC,一部分用于外部的控制，例如继电器的控制。
　　
　　Output Measuring Amplifier,是输出测量放大器，输出模拟信号到测试点。
　　
　　UWS 是 Inverter Monitoring,保护模块，是硬件保护。用于 IGBT的检测反馈，过电压，过电流保护。
　　
　　Fring Pulse Amplifier,触发脉冲放大器。提供 40m A 的放大电流，用于触发 IGBT 的 Gating Board,并且用于检测 IGBT 的通断。
　　
　　SIP 是 Signal Processing Unit,也称 DSP,是信号处理单元，用于内部通信，高速处理 AFE 触发信号。
　　
　　ZR 是 Central Processor Unit,也称 CPU,是中央处理单元，用于外部控制。