永磁同步电机驱动系统

1、永磁同步电机驱动系统架线式电机车是煤矿井下和地面原煤运输和辅助运输的重要设备， 被煤矿企 业广泛应用。 由于现有电机车大都采用直流电机驱动， 存在维护工作量大、 维修 费用高、能量损耗大及相关配套人员量大等缺点， 致使电机车使用效率低下， 使 用费用很高。 本项目是针对架线式电机车的现状， 开发适用以架线式电机车的永 磁同步电动机及其控制装置。采用 IGBT 或 IPM 实现逆变器主电路，设计优良 的 IGBT 或 IPM 驱动电路，保证开关器件工作的安全、可靠。选用高性能数字 信号处理器为核心，设计专用控制器，实现电机车的传动控制和工艺控制。本项目研制成功将会给架线式电机车带来全新的变化，

2、大大提高系统的运行 效率和控制性能， 延长架线式电机车的使用周期， 起到节能的效果， 也有效减少 维修工作量。1、国内外现状电机车是煤矿井下和地面广泛应用的运输设备， 现在直流电机驱动设备每年 使用费用很高。而现有的电机车驱动及其控制技术共有三代五个阶段：第一代技术为串励式直流电动机及其控制：这一代技术又经历了三个阶段， 第一个阶段为电阻调速，存在调速性能差（为有极调速） 、能耗大、电机易损、 机械磨损大， 以上问题直接导致维护工作量和维护费用高； 第二个阶段为可控硅 斩波调速，第三个阶段为 IGBT 斩波调速，第二和第三阶段相对于第一阶段仅解 决了一个无极调速问题， 能量损耗相对于第一阶段要

3、小点， 但其他问题均没有解 决。第二代技术为三相异步电动机及其控制， 主要采用变频技术进行。 由于三相 异步电动机的效率较低， 变频技术在车辆上应用故障高， 而且异步电动机起步转 矩较低，不符合煤矿电机车运行环境。 目前机车应用的异步电动机存在诸多问题， 暂不符合大面积推广使用技术条件。第三代技术为永磁同步电动机及其控制技术， 就是现在在做的技术。 在同步 电动机中用永磁体取代传统的电激磁磁极， 简化了结构， 消除了转子的滑环、 电 刷，实现了无刷结构，缩小了转子体积；省去了激磁直流电源，消除了激磁损耗 和发热。在交流驱动中，永磁同步电动机具有结构简单、坚固耐用，工作可靠， 效率高，特别是维护

4、方便等特点， 已经在许多方面得到了应用。 特别是在电动汽 车和混合动力汽车方面应用的非常成功。 交流永磁同步电动机由于其体积小、 重 量轻、高效节能等一系列优点。本研制项目就是针对煤矿电机车的现状， 开发适用架线式电机车的永磁同步 电动机驱动装置。采用 IPM 实现逆变器主电路，设计优良的 IPM 驱动电路，保 证开关器件工作的安全、 可靠。选用高性能数字信号处理器为核心， 设计专用控 制器，实现电机车的传动控制和工艺控制。2、应用的目的、意义本项目的研制成功将会给煤矿电机车带来全新的变化， 大大提高系统的运行 效率和控制性能，减少输入电量、起到节能的效果，也有效减少维修工作量。主 要表现在：（1）、维护费用将大大降低， 永磁电机几乎为免维护电机， 在运行过程中有 电制动功能， 极大降低了机械磨损， 以前存在的维护难问题将彻底解决， 将节约 大量的人力和财力；（2）、节能：永磁电机以高效节能著称，制动采用电气制动，将极大提高系 统效率，节约电能；（3）提高安全性能并减少机械磨损：传统电机车没有制动和能量回馈功能，制 动靠机械闸产生摩擦力使机车减速， 制动闸轮在操作过程中延迟较大，