[实用新型]矿用牵引电机车斩波调速器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种斩波调速器，特别涉及一种矿用牵引电机车斩波调速器。

背景技术

斩波调速器自面世以来，其先进性不言而喻。目前的斩波调速器多采用IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为主要功率器件，以其结构简单、维修方便、调速平稳、节能30%的优异表现，取代了耗能和维修量极大的电阻调速方式（简称电阻调速器），成为了矿用牵引电机车司机操作平台的主流产品。

但是，在最初的使用过程中，IGBT的实际工作使用寿命确达不到预期设计的使用寿命，主要表现在IGBT非常容易损坏。经实践调查发现，在频繁使用反向制动时IGBT的损坏率最高。反向制动是矿用牵引电机车在使用过程中，减速、刹车和制动的主要手段之一，其特点是灵敏度高、反映速度快、可靠性强，另一种是手动轮式减速、刹车制动，但是制动速度慢，不能满足司机在实际使用中的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种使用寿命长的可靠的矿用牵引电机车斩波调速器。

本实用新型提供的这种矿用牵引电机车斩波调速器，包括电源、直流电机、IGBT、吸收电容、换向开关和缓冲吸收电路模块，该缓冲吸收电路模块包括若干并联相接的缓冲吸收电路；IGBT的漏极通过二极管与电源的正极连接，该IGBT的源极与电源负极E-连接，该IGBT的漏极端通过直流电机的线圈再串联换向开关与直流电机的连接；缓冲电路模块接于IGBT的漏极和源极之间；吸收电容C1接于电源正极与负极之间；直流电机通过换向开关与电源连接。

所述缓冲吸收电路模块包括8组并联相接的缓冲吸收电路单元，每组缓冲吸收电路单元包括2路并联相接的缓冲吸收电路。所述缓冲吸收电路包括电阻模块、电容和二极管，电阻模块与二极管并联后再串联电容串联相接；电阻模块和二极管并联的一端与所述IGBT的漏极连接，电容一端与所述IGBT的源极连接。所述电阻模块包括8片贴片电阻，4片贴片电阻彼此串联后与另外的已串联相接的4片贴片电阻并联相接。

本实用新型针对反向制动时主功率管IGBT容易损坏而增加缓冲吸收电路，有效抑制了不良的尖峰脉冲，使峰值电压保持在正常值范围内，提高了器件的使用寿命。本实用新型成本很低，是采用独立元件成本的1/3，安装简单，体积小，无需改动现有防爆箱体。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意图。

图2是IGBT在关断和开通是电压u_CE和电流i_C的波形图。

图3是RCD电路原理图。

图4是RLCD电路原理图。

图5是本实用新型的缓冲吸收电路原理图。

具体实施方式

斩波调速器自面世以来，其先进性不言而喻，但是，在最初的使用过程中，实际工作使用寿命确达不到预期设计的使用寿命，主要表现在IGBT非常容易损坏。经实践调查发现，在频繁使用反向制动时IGBT的损坏率最高。

反向制动是矿用牵引电机车在使用过程中，减速、刹车和制动的主要手段之一，其特点是灵敏度高、反映速度快、可靠性强。

由此只要解决反向制动时不损坏IGBT的问题，就能使产品达到预期设计的使用寿命。如图1所示，在不增加虚线框中的缓冲吸收电路时，A点的检测的该点峰值电压和峰值电流高于正常要求的峰值电压和电流。依据IGBT的工作原理分析，IGBT没有设计缓冲吸收电路（图1虚线框：缓冲吸收电路）是造成IGBT损坏的根本原因，解决的办法是在IGBT的A点和IGBT接线端子2间（即开关管QV上）接入缓冲吸收电路，使峰值电压保持在正常值范围内。

现有未增加缓冲吸收电路的斩波调速器中，其吸收电容器C1是IGBT的保护元件，是并联在IGBT的接线端子1和2之间，即电源的正极E+和负极E-之间。而在实际使用中IGBT与直流电机是串联使用的，因此IGBT是主开关，依据IGBT的使用原则，吸收电容器C1对IGBT起不到保护作用的。

由于IGBT的工作频率可以高达30~50kHz；因此很小的电路电感就可能引起颇大的电流尖峰，从而产生过电压，危及IGBT的安全。由图2(a)可知，在电流i_C下降过程中IGBT上出现了过电压，其值为电源电压U_CC和电感电压Ldi_C/dt两者的叠加。