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序論：在您撰寫電力傳動技術時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關鍵詞：電力電子技術；帶式輸送機；
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、引言
目前，我國在上述設備中采用調(diào)速技術還不夠廣泛，市場潛力巨大。電力電子技術能把電能從一種形式高效地轉(zhuǎn)換成另一種形式，而且能對電能進行控制，在煤炭工業(yè)中有廣闊的應用前景。但我國煤炭行業(yè)電力電子技術應用與先進國家相比差距大，潛力也大。目前在國內(nèi)煤炭行業(yè)電力電子技術已在部分煤礦得到推廣。在現(xiàn)代化礦井中，由于設備大型化，自動化水平較高，噸煤人工費用所占比例不大，而電費所占比例增加，要降低成本，增強競爭力，應重視利用現(xiàn)代調(diào)速技術節(jié)約能量，例如在風機、水泵、帶式輸送機等設備上實現(xiàn)調(diào)速。下面分別談變頻器在煤礦帶式輸送機、礦井提升絞車、乳化液泵站的應用。
二、帶式輸送機
目前，變頻器在國內(nèi)煤礦的應用主要集中在帶式輸送機上。眾所周知，皮帶是一個彈性體，在靜止或運行時皮帶內(nèi)貯藏了大量的能量，在皮帶機起動過程中，如果不加設軟起動裝置，皮帶內(nèi)貯藏的能量將很快釋放出去，在皮帶上形成張力波并迅速沿著皮帶傳輸出去。過大的張力波極易引起皮帶被撕斷。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，帶式輸送機必須加設軟起動裝置。目前煤礦采用的軟起動裝置絕大部分是液力偶合器。
液力偶合器雖然能部分解決皮帶機的軟起動問題，但與變頻器驅(qū)動相比，仍具有明顯的劣勢：首先，采用液力偶合器時，電機必須先空載起動。工頻起動時，最初的電流很大，為電機額定電流的4--7倍。大的起動瞬間電流會在起動過程中產(chǎn)生沖擊，引起電機內(nèi)部機械應力和熱應力發(fā)生變化，對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網(wǎng)電壓下降，影響到電網(wǎng)內(nèi)其它設備的正常運行，因此，大容量的皮帶機還必須附加電機軟起動設備。其次，液力偶合器長時工作時，引起液體溫度升高，熔化合金塞， 引起漏液， 增大維護工作量，污染環(huán)境。第三，采用液力偶合器時，皮帶機的加載時間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強要求較高。第四，一般的皮帶機都是長距離大運量，通常都是多電機驅(qū)動，采用液力偶合器驅(qū)動，很難解決多電機驅(qū)動時的功率平衡。
隨著電力電子技術的發(fā)展。變頻技術在最近二十年飛速發(fā)展，在部分煤礦企業(yè)獲得了廣泛應用，運用變頻器對帶式輸送機的驅(qū)動進行改造，將給用戶帶很大的經(jīng)濟效益：
第一、真正實現(xiàn)了帶式輸送機系統(tǒng)的軟起動。運用變頻器對帶式輸送機進行驅(qū)動，運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。
第二、實現(xiàn)皮帶機多電機驅(qū)動時的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅(qū)動時，一般采用一拖一控制，當多電機驅(qū)動時，采用主從控制，實現(xiàn)功率平衡。
第三、降低皮帶帶強。采用變頻器驅(qū)動之后，由于變頻器的起動時間可在1秒～3600秒可調(diào)，通常皮帶機起動時間在60秒～200秒內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設定，皮帶機的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設備初期投資。
第四、降低設備的維護量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設備維護量。同時，利用變頻器的軟起動功能實現(xiàn)帶式輸送機的軟起動，起動過程中對機械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機系統(tǒng)機械部份的檢修量。
第五、節(jié)能。在皮帶機上采用變頻驅(qū)動后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面。
1.提高系統(tǒng)功率因數(shù)
通常情況下，煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運行，電機工作于滿電壓、滿速度而負載經(jīng)常很小，也有部分時間空載運行。由電機設計和運行特性知道，電機只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數(shù)最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動后，在整個過程中功率因數(shù)達0.9以上，大大節(jié)省了無功功率。
2.提高系統(tǒng)效率
采用變頻器驅(qū)動之后，電機與減速器之間是直接硬聯(lián)接，中間減少了液力偶合器這個環(huán)節(jié)。而液力偶合器本身的傳遞效率是不高的，并且液力偶合器主要是通過液體來傳動，而液體的傳動效率比直接硬聯(lián)接的傳動效率要低許多，因而采用變頻器驅(qū)動后，系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力偶合器驅(qū)動的效率要高5%～10%。
另外，礦井通常離變電站距離較遠，不同時段電壓波動較大，利用變頻器的自動穩(wěn)壓功能，也有部份節(jié)能作用。
電力電子與電力傳動技術在發(fā)展過程中伴隨著傳輸功率的交流傳動，本文回顧了電力牽引傳動控制技術歷史并揭示了這些技術的密切關系，重點在于研究我國目前的電力牽引發(fā)展情況和前景，旨在于讓同行們加強交流，讓電力牽引傳動技術更好的服務于車輛裝備和鐵路機車制造業(yè)。
【關鍵詞】電力牽引 交流傳動 控制 電力 電子器件
在很早的時候，電氣傳動技術系統(tǒng)剛剛引入牽引機車的技術領域，第一臺電力驅(qū)動的機車于1879年問世，兩年后也就是1881年成功實現(xiàn)了城市電動機車的大規(guī)模鋪開，西門子公司于1891發(fā)明了三相交流電源直接測試的電動機車，該機車使用的是線式轉(zhuǎn)子異步牽引電動機，直到今天，單相交流供電的電力牽引與控制技術仍然在飛速的發(fā)展中，測試車輛的規(guī)模也日益變大。交流變換技術系統(tǒng)規(guī)模過于龐大，能量轉(zhuǎn)換效率低，電能轉(zhuǎn)換機械能過程中的影響因素非常多，這樣的電力牽引力不適用我國現(xiàn)有的鐵路運輸系統(tǒng)。
1955年，整流器的發(fā)明標志是機車電力牽引傳動技術開始進入實踐動態(tài)。1957年可控硅整流器（即普通晶閘管）的發(fā)明，標志著電力牽引時代的出現(xiàn)，大功率電子硅整流技術廣泛應用于機械傳動系統(tǒng)，這個技術使機車傳動和電力傳動系統(tǒng)從內(nèi)燃機-直流或直流電動機向交流電動機轉(zhuǎn)變。1965年，晶閘管的機車牽引動力系統(tǒng)出現(xiàn)了，各國的鐵路運輸系統(tǒng)廣泛采用晶閘管電力傳動系統(tǒng)。大功率可關斷晶閘管（GTO）的出現(xiàn)和發(fā)展推動了微機控制技術，在20世紀70年代，交流-直流-交流的傳動系統(tǒng)取代了交流-直流的傳輸模式，至今仍在不斷的進行迭代更新。
1 科學技術的發(fā)展，交流電動機作為牽引電機具有獨特的優(yōu)勢
（1）交流電機體積小，重量輕，功率大，小體積解決了安裝時占用空間過大的問題，電動機的重量輕，減少地面設備的體積，有利于提高機車輪軌力，以滿足大功率、高轉(zhuǎn)速的高速動態(tài)要求。
（2）交流電機的速度和保持恒功率范圍比較大，有利于實現(xiàn)通用式的機車以滿足運輸乘客和貨物的需求。
（3）交流電動機沒有換向器、電刷磨損和清除器等易損設備，提高了整個電力牽引傳動系統(tǒng)的可靠性，降低制造成本和維護成本。
（4）交流感應電動機具有牽引性能優(yōu)良的自然特征，有助于提高在復雜地形的利用率，更好地發(fā)揮電力牽引力的控制作用。
雖然交流電動機，特別是異步電動機具有特殊的優(yōu)點，但在上世紀70年代之前，通過簡單的控制的直流電機得到了廣泛的使用，電力電子開關與晶閘管整流裝置工藝的改進致使直流傳動系統(tǒng)更加普及。隨著快速晶閘管基礎的牽引電機出現(xiàn)，以快速晶閘管變流器為單元的內(nèi)燃機滑動車組DE-2500內(nèi)燃機車問世了，交流傳動控制技術領域開啟機車車輛設備的新紀元。
2 交流傳輸線控制優(yōu)勢
1983年，5臺大功率BR120交流傳輸線控制的電力機車誕生于德國聯(lián)邦鐵路，BR120機車的總體布置、系統(tǒng)設計和參數(shù)選擇更加優(yōu)化，電路結(jié)構(gòu)和材料的主要成分都有所更新，如臥式水平主變壓器、牽引變流器、牽引電機空心軸和萬向節(jié)等，在外觀設計和輔助變流器上都成功地進行了嘗試，建立了機車電力牽引設計和運行的基本模式，交流傳動不僅優(yōu)于直流電機，采用新技術后帶來了更多的優(yōu)勢：
（1）機車廣泛使用四象限脈沖變流器，大大降低電流諧波分量的電源網(wǎng)絡，提高供電質(zhì)量，提升通信信號的抗干擾能力。
（2）交流傳動可以實現(xiàn)電網(wǎng)功率的高效能量轉(zhuǎn)換，降低電網(wǎng)能量損耗，多方向的反饋結(jié)果是網(wǎng)絡質(zhì)量好，節(jié)能效果也很優(yōu)異。
（3）前后機車牽引制動操作無需轉(zhuǎn)換，開關位置的變化可以通過主電路控制，整個系統(tǒng)簡單可靠。
發(fā)達國家已經(jīng)進入大規(guī)模的軌道交通系統(tǒng)，交流傳動的研究和開發(fā)，以及評估技術更新都完成的比較徹底，交流傳動車輛取代了直流驅(qū)動產(chǎn)業(yè)，形成了自己的新干線，已經(jīng)成為鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化符號，鐵路管理實現(xiàn)高速發(fā)展。在發(fā)展的過程中，發(fā)展電力電子器件的基本技術就是交流傳動技術。第一代機車采用快速晶閘管變流器單元結(jié)構(gòu)復雜，效率較低，可靠性和可維護性都不突出。GTO在80年代問世，之后大功率交流傳動系統(tǒng)迅速應用于機車組，并且伴隨著性能的改進。在上世紀90年代，IGBT高壓裝置提高了電源轉(zhuǎn)換器和更新的效果。同時，控制發(fā)展進步的基礎還是對交流傳動的控制技術，目前有可控硅移相開關控制，脈沖PWM控制和四象限整流控制，還有磁場定向控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。
微電子技術、信息技術和通信傳輸技術的進步也使控制裝置從模擬數(shù)字電路轉(zhuǎn)向復雜控制，并逐步使其操作簡單化，現(xiàn)代網(wǎng)絡控制的模塊也在單片機和微處理器質(zhì)量提升的推動下不斷提高，發(fā)展為8位，32位和64位的浮點運算程序，每一點科技的進步都會大大提高電力牽引傳動控制技術的處理能力。這個龐大系統(tǒng)得益于電力電子技術的發(fā)展水平，牽引力的交流傳動系統(tǒng)依賴于技術的革新。
3 我國機車電力牽引系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1958年年底，我國生產(chǎn)的電力機車主表，即機車電力機車是前蘇聯(lián)的直流型電力機車為模型，根據(jù)中國鐵路的規(guī)范研制而成，當時大功率電子器件還不成熟，整流器件是電力機車運行試驗后通過環(huán)形鐵路客車車輛。1962年，前后共5個單元投入到寶鳳線試運行，由于主要設備（調(diào)壓開關、牽引電機等）技術和質(zhì)量問題仍然存在，特別是引燃管整流難以達到實際使用的要求，因此電力機車不能大規(guī)模生產(chǎn)。隨后中國的發(fā)展工業(yè)、電力電子整流二極管的高功率開始進入實用階段，機車電力牽引技術在該技術的基礎上形成了新型電力機車，交流-直流電力機車大規(guī)模使用，從1969年開始直到1988年停產(chǎn)，共計826臺，我國機車交流-直流電傳技術在這個周期內(nèi)廣泛應用。
可控硅式裝置使機車電力牽引傳動技術上了一個新臺階，通過二極管整流級壓力控制形成了最新型的電力牽引傳動技術，在SS3型電力電路中使用調(diào)壓變壓器，在低壓側(cè)之間的牽引開關和相控晶閘管調(diào)壓相結(jié)合的平滑調(diào)速技術，使機車獲得更好的調(diào)速性能。無級調(diào)壓和交流-直流傳動軸重載貨運電力機車構(gòu)成一個相控晶閘管的一系列產(chǎn)品，該型機車由2部分相同的4軸電力機車重新連接每個部分，使機車的性能和質(zhì)量大大提高，成為我們的主要干線運輸機車。
我國機車電傳動技術已走過50余年的發(fā)展里程，取得了巨大進步，鐵路運輸從速度和功率已被用到技術極限的交-直傳動邁入速度更快、功率更高的交流傳動的階段，但這項技術的創(chuàng)新和開拓是永無止境的，它必將隨著相關技術的發(fā)展而不斷提高到更新的水平上，為我國的社會主義現(xiàn)代化建設做出貢獻，進而走向世界，在高速、重載鐵路牽引設備領域與世界先進企業(yè)同臺競爭。
參考文獻
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作者簡介
王森（1983-），男?，F(xiàn)為哈爾濱鐵路局供電處工程師。主要研究方向為牽引供電。
[關鍵詞]HXD1D型交流傳動電力機車；輔助系統(tǒng)；不間斷供電技術
中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0035-01
HXD1D型交流傳動電力機車其是以自主化技術為基礎研制的，此類電動機車總體參數(shù)良好，且功率極大，牽引能力更強，實際運行中的加速性能十分優(yōu)越，運行安全可靠、節(jié)能環(huán)保，市場發(fā)展?jié)摿Υ螅蛇m用于各類鐵路客運牽引地區(qū)。此種機車是以主輔一體化牽引變流器而實現(xiàn)運行的，輔助電氣系統(tǒng)則包括輔助電路與設施、列車供電系統(tǒng)，而其輔助電路則以輔助逆變器實現(xiàn)供電，可有效輔助逆變器、變流器共同間的直流環(huán)節(jié)，但HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)不間斷供電技術應用中存在諸多不足之處。因此，探討HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)不間斷供電技術應用有著極大現(xiàn)實意義。
一、 我國干線鐵路電氣化建設現(xiàn)狀分析
我國干線鐵路電氣化建設中的接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)均使用的是三相供電，而為了保證電力系統(tǒng)三相負載處于平衡狀態(tài)，供電系統(tǒng)則使用分段換相供電。為了有效防止相間短路，通常均是于各個相間設置無電區(qū)域，此為分相區(qū)?，F(xiàn)階段的鐵路接觸網(wǎng)均是隔20-30km設置1個分相區(qū)，而機車通過分相區(qū)時，司機均需將牽引/制動手柄回零，從而及時斷開主斷路器，慣性通過分相區(qū)時可及時閉合主斷路器，保證其過分相時的主斷路器斷、合均被嚴格控制，亦可以系統(tǒng)自動完成。
近年來，我國軌道交通運輸業(yè)發(fā)展飛速，各項技術裝備亦逐漸成熟，機車運營速度也不斷提升。干線鐵路機車于30min內(nèi)可通過1-3個分相區(qū)，而于此情況下，若機車運用傳統(tǒng)機車主輔電路結(jié)構(gòu)，這時輔助機組啟停次數(shù)及其蓄電池組充放電頻率可被提高，設備開關器件的通斷次數(shù)則持續(xù)增多，這則縮短了設備壽命。分相區(qū)中的主壓縮機停止不工作，導致機車與后端列車供風中斷，如果后部車輛用風設備被大量使用，導致總風壓力降低，這時車輛應用受到較大影響。如果機車過分相時的輔助系統(tǒng)繼續(xù)供電，其可延長部件與車輛的使用時間。
二、 HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)供電工況
1、 機車正常牽引下工況
處于該工況下的變壓器6組牽引繞組分別于2個牽引變流器中的6個整流模塊，并提供相應的單相交流電，之后則通過中間直流環(huán)節(jié)于6個主逆變器、2個輔助逆變器，再為其提供電源，6個主逆變器可為6臺牽引電機提供獨立供電，其間2個輔助逆變器可為輔助負載提供相應的定頻定壓及變頻變壓電源。
2、 機車再生制動工況
牽引變流器中的6個主逆變器工作于整流工況下，6個整流模塊則可以當時輔助負載具體需求容量工作于整流狀態(tài)及逆變狀態(tài)下，以保證牽引變流器間的電壓穩(wěn)定于準確值中。如果6臺牽引電機再生制動產(chǎn)生的能量滿足兩路輔助系統(tǒng)的電能，6個整流模塊則處于逆變情況，從而導致多出的電能及時反饋；亦或者是再生制動力小時，6臺牽引電機再生制動生成的能量可充分滿足其負載需求，6個整流模塊會于牽引繞組中獲得所需的能力，工作于整流狀態(tài)下，可為直流環(huán)節(jié)提供相應的電能，從而保證中間直流環(huán)節(jié)電壓穩(wěn)定，并滿足輔助負載中需要的電能；若牽引電機再生制動所產(chǎn)生的電能可滿足變頻變壓支路輔助負載需要的供電需求，并保證其極具富余能力，此種電機產(chǎn)生的電能根本適應不了定額定壓支路輔助負載供電需求，而這時的整流模塊均工作于逆變工況中，從而把多余電能及時反饋，并將直流環(huán)節(jié)中的電源有效穩(wěn)定，保證輔助系統(tǒng)負載可獲得相應的電能。
3、 機車過分相工況
機車進入分相區(qū)域時，其牽引系統(tǒng)由網(wǎng)絡系統(tǒng)獲得相應的信號，牽引力均是根據(jù)規(guī)定大小實現(xiàn)卸載，最終牽引系統(tǒng)會有效轉(zhuǎn)至再生制動工況下，這時的主斷路器會自動斷開，四象限整流器模塊被封鎖。系統(tǒng)則以機車進入分相前輔助系統(tǒng)需要的實際容量控制，從而保證機車再生制動，這時的再生制動所產(chǎn)生的電能可為負載電源。為了保證機車于不良條件下有效通過分相區(qū)，而HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)可充分滿足不間斷供電需求。
三、 輔助系統(tǒng)不間斷供電技術
1、 保證供電系統(tǒng)運行
列車供電系統(tǒng)主要是對機車后部客運車廂提供相應的電能，列車供電柜為供電系統(tǒng)的重要內(nèi)容，其電路多分為主電路、輔助電路、控制電路、電子電路等，列車柜體中往往具備2路獨立且相同的互相控制整流與輔助電路，以LC濾波電路與供柜輸入電源均來自2個860V的列供繞組，其可以內(nèi)部相控整流，濾波之后則提供600V直流供電。列車供電系統(tǒng)具備相應的交流短路保護更能，其交流過壓吸收保護功能與直流過載保護功能等十分良好。
2、延長設備應用時間
此項技術可有效降低機車輔助系統(tǒng)設備啟停次數(shù)，且輔助負載中的設施設備電流通斷頻率會隨之降低，以延長設施設備應用時間。輔助系統(tǒng)不間斷供電于機車過分相控制電源柜可連續(xù)控制電路中的負載供電，并為蓄電池快速充電，無需以蓄電池維持并控制電路負載運轉(zhuǎn)，從而有效延長蓄電池應用時間。
3、增強機車穩(wěn)定性
此項技術可有效確保主壓縮機于過分相之前實現(xiàn)不間斷工作，從而保證機車具備相應的風量，以便保證后部車輛用風正常。機車于分相區(qū)時，傳統(tǒng)機車控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)等設施設備均是以蓄電池實現(xiàn)供電，如果蓄電池發(fā)生故障，則嚴重影響機車安全運行，會導致列車停止運行。HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)于分相區(qū)時，可有效控制電源模塊供電，控制電源模塊具備良好的冗余性，盡管控制電源模塊發(fā)生故障時，則可以蓄電池實現(xiàn)供電，從而有效增強機車穩(wěn)定性。
4、降低操作強度
此項技術可有效確保機車于分相區(qū)時，快速恢復分相區(qū)之前的狀態(tài)，以便確保空調(diào)、暖風機、微波爐、燒水壺等設施設備連續(xù)使用，從而有效降低操作強度，合理改善司乘人員的工作環(huán)境。
結(jié)束語
HXD1D型交流傳動電力機車現(xiàn)已大批量的投入運營，且其整體使用情況十分良好，輔助系統(tǒng)不間斷供電技術優(yōu)越性被用戶逐漸發(fā)掘，并得到社會各界的認可。此項技術提高了機車輔助系統(tǒng)設施設備使用效率，并延長了其使用時間，機車與設備可靠性被有效提高，且能夠有效改善工作人員的操作。本文對我國干線鐵路電氣化建設現(xiàn)狀進行了分析，探討了HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)供電工況，簡析了輔助系統(tǒng)不間斷供電技術，為HXD1D型交流傳動電力機車輔助系統(tǒng)安全運行提供參考依據(jù)。
參考文獻
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（1. State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing 400030，China；
2. Shanxi Euease Automobile Co，Ltd，Xi'an，Shanxi 710043，China）
Abstract：The vehicle's fuel economy and emission are determined by parameters of power train and control strategy. In order to reduce the fuel consumption of plug-in hybrid electric vehicles(PHEV), the hybrid degree, gear ratio, final ratio and parameters for control strategy are chosen as orthogonal design factors. With the objective of achieving minimal fuel consumption under driving cycles, the optimal matching scheme for parameters of power train and control strategy is acquired by orthogonal design method. The simulation of performance and fuel economy is carried out with the model for plug-in parallel hybrid electric vehicles, and the results show that the fuel consumption is decreased by 5.58% after parameter optimization.
Keywords：plug-in hybrid electric vehicle；power train；control parameter；orthogonal design
近年來，插電式混合動力汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）因其可以使用外接電網(wǎng)充電，純電動行駛里程長，節(jié)油率高，成為許多國家新一代電動汽車發(fā)展計劃中實現(xiàn)車輛節(jié)能減排的重要技術途徑之一。如何優(yōu)化PHEV的動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配和控制策略，是提高整車燃油經(jīng)濟性的關鍵。
王加雪等[1]運用理論計算與實際循環(huán)工況功率需求分析相結(jié)合的方法對PHEV進行動力系統(tǒng)功率匹配，結(jié)果表明該方法使整車功率匹配優(yōu)化。Karbowski和Sharer等[2-3]應用全局最優(yōu)控制策略對PHEV在不同行駛循環(huán)工況下的性能研究表明，“混合控制”模式優(yōu)于“消耗-保持”模式。趙韓等[4]運用正交試驗設計方法對主要影響燃油經(jīng)濟性的因素進行了匹配和優(yōu)化，找出各因素影響的主次順序并得出其優(yōu)化水平，完成了對混合動力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化。
在已經(jīng)研制成功的陜汽插電式混合動力公交客車樣車基礎上，根據(jù)整車動力性和純電動里程新要求重新確定了PHEV動力傳動系統(tǒng)的參數(shù)設計方案，再利用正交試驗方法，選取混合度、變速器傳動比、主減速器傳動比和整車控制參數(shù)作為正交設計因素進行正交試驗設計，以汽車行駛工況油耗最小為目標，優(yōu)選出整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制策略參數(shù)的最佳匹配方案。利用基于Advisor軟件平臺建立的插電式并聯(lián)雙離合器混合動力客車仿真模型，進行整車動力性和燃油經(jīng)濟性仿真分析。
1 整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)選擇
1.1 動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
陜汽歐舒特PHEV結(jié)構(gòu)如圖1所示。一般情況下，汽車采用純電動驅(qū)動起步并在低速時保持純電動運行模式，當車速提高到中高速時，切換至純發(fā)動機模式驅(qū)動；當遇到急加速或爬陡坡時，轉(zhuǎn)入混合模式驅(qū)動；當汽車減速制動時，則切換至再生制動能量回收模式。整車主要參數(shù)為：整備質(zhì)量m0=12 000 kg；滿載質(zhì)量m=16 500 kg；空氣阻力系數(shù)CD=0.65；迎風面積A=7.85 m2；滾動阻力系數(shù)f=0.011；傳動效率ηt=0.85；車輪滾動半徑r=0.47 m。整車的動力性能指標見表1。
1.2 發(fā)動機功率的選擇
發(fā)動機排量對整車燃油經(jīng)濟性影響很大，為此選擇了兩種不同的設計方案。第1種方案是以滿足汽車最高車速行駛，同時能夠長時間連續(xù)爬坡的功率需求來確定發(fā)動機功率，見式（1）。再加上發(fā)動機附件和空調(diào)消耗功率，選取發(fā)動機額定功率為132 kW/2 500（r•min-1）。第2種方案是根據(jù)汽車的最高車速確定發(fā)動機功率，并加上發(fā)動機附件和空調(diào)消耗功率，選取發(fā)動機額定功率為105 kW。
， （1）
式中：Pe為發(fā)動機功率；va為行駛車速；g為重力加速度；α為道路坡度。
1.3 電機特性參數(shù)的選擇
針對所選擇的兩種發(fā)動機排量，分別確定電機的性能參數(shù)。對于第1種方案的發(fā)動機，其搭配的電動機連續(xù)功率應滿足汽車純電動最高車速要求，為此選取電機連續(xù)功率為50 kW，最大轉(zhuǎn)矩為340 N•m。電動機的峰值功率和轉(zhuǎn)矩要滿足以下兩個條件：（1）滿足汽車全油門起步加速時，由靜止加速到50 km/h，發(fā)動機和電動機聯(lián)合驅(qū)動的加速時間要求。（2）滿足汽車在中國典型城市公交循環(huán)工況中運行時的行駛功率和轉(zhuǎn)矩要求。經(jīng)計算，電動機峰值功率選取為100 kW，最大轉(zhuǎn)矩為680 N•m。其余參數(shù)見表2。
對于第2種方案的發(fā)動機，所搭配的電動機連續(xù)運行功率要滿足汽車純電動最高車速60 km/h的要求，同時滿足電動機和發(fā)動機聯(lián)合驅(qū)動時汽車最大爬坡度的要求，再加上電動空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向助力和制動所消耗的功率，得電動機連續(xù)運行的額定功率為75 kW，最大轉(zhuǎn)矩為475 N•m。電動機峰值功率和轉(zhuǎn)矩的確定方法與前述相同，所得參數(shù)見表2。
電機作為發(fā)電機模式運行時，其功率特性應滿足充電功率和再生制動功率需求。經(jīng)計算，發(fā)電機特性參數(shù)見表2。
1.4 傳動系統(tǒng)傳動比的選擇
主減傳動比i0按汽車的最高車速等于或略微小于發(fā)動機最大功率點對應轉(zhuǎn)速的車速來選取。
， （2）
式中：np為發(fā)動機最大功率點所對應轉(zhuǎn)速。
傳動系統(tǒng)的最大傳動比imax應滿足汽車連續(xù)爬坡的要求。
． （3）
上式中對于第1種方案的發(fā)動機Te=Temax，Tm=0。變減速器有3種規(guī)格，用B1 、B2和B3表示，為可選用的變速器方案(見表3)。經(jīng)過計算，與變速器B1、B2、B3分別聯(lián)合應用，能同時滿足汽車的最高車速和最大爬坡度要求的主減速器傳動比i0有3.909、4.88、5.13 3種規(guī)格，分別用C1、C2和C3 表示,作為可選的設計方案。
1.5 動力電池組的確定
蓄電池連續(xù)運行額定功率和峰值功率以在荷電維持階段分別滿足牽引電動機連續(xù)功率和峰值功率需求來確定，并加上電動動力轉(zhuǎn)向泵、電動空壓機等所消耗的功率。
蓄電池的額定容量和總能量根據(jù)汽車的純電動里程確定，鋰電池的總電壓選擇為539.6 V，經(jīng)計算蓄電池組的容量為130 Ah，考慮到電池容量的衰減，選擇電池組的額定容量為150 Ah。蓄電池組的總能量由式（4）計算，為81 kWh。
， （4）
式中：Wb為電池的總能量；vm為車速，vm=40 km/h；Sm為純電動里程；SOC0為初始SOC；SOCf為終點處SOC。
1.6 混合度
為方便正交試驗設計的計算，以反映發(fā)動機和電機功率相對大小的混合度作為動力系統(tǒng)的參數(shù)。計算得兩種發(fā)動機和電機設計方案的混合度分別為A1=27.5%，A2=40%，作為發(fā)動機和電機的正交設計的可選設計參數(shù)。式（5）中A為混合度；Pm為電機連續(xù)功率；Pe為發(fā)動機功率。
． （5）
影響插電式混合動力汽車燃油經(jīng)濟性的結(jié)構(gòu)因素主要有混合度、電池容量、電池組電壓、變速器傳動比、主減速器傳動比等?？紤]到電池容量和電池組電壓已經(jīng)選定，因此選擇混合度A、變速器傳動比B和主減速器傳動比C作為正交試驗設計的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2 插電式混合動力汽車控制參數(shù)選擇
2.1整車控制策略
汽車控制策略可以根據(jù)車速、負載和蓄電池SOC值，來確定發(fā)動機和電動機的運行狀態(tài)，使發(fā)動機、電機和電池工作在高效率區(qū)域內(nèi)，降低整車燃油消耗。電力輔助控制策略[5]原理如圖2所示，控制邏輯見參考文獻[5]所述，電力輔助控制策略的控制變量見表4。
2.2 控制參數(shù)的選擇
整車動力傳動系統(tǒng)各部件參數(shù)和控制參數(shù)的匹配直接影響汽車燃油消耗和排放，因此也將整車控制參數(shù)作為正交試驗的因素進行正交設計。以城市公交車平均每天行駛42個中國典型城市公交循環(huán)工況（總里程246 km）為基準，計算整車油耗，對整車控制參數(shù)和動力傳動系統(tǒng)各部件參數(shù)進行正交試驗設計，以總油耗最小為目標優(yōu)選出最佳的設計方案。對表4中所示的5個控制變量在取值范圍內(nèi)選取多個不同數(shù)值，各控制參數(shù)的取值水平如下：cs_electric_launch_spd_1o取值范圍為[2 m/s,6 m/s]，用D表示，取4個水平[2 m/s，3.5 m/s，5 m/s，6 m/s]；cs_electric_launch_spd_hi取值范圍為[6 m/s，12 m/s]，用E表示，取4個水平[6 m/s，8 m/s，10 m/s，12 m/s]；根據(jù)發(fā)動機的萬有特性曲線，為確保發(fā)動機在經(jīng)濟區(qū)域工作，確定cs_off_trq_frac取值范圍為[0.3，0.6]，用F表示，取4個水平[0.3，0.4，0.5，0.6]；cs_min_trq_frac取值范圍為[0.3，0.75]，用G表示，取4個水平[0.3，0.45，0.6，0.75]；cs_chg_trq/min(fc_m-ax_trq)范圍為[0.1，0.4]，用H表示，取4個水平 [0.1，0.2，0.3，0.4]。
2.3 整車仿真模型的建立
運用Advisor軟件進行PHEV建模與仿真。通過在Advisor軟件現(xiàn)有單離合器并聯(lián)混合動力汽車仿真模型基礎上，增加一個自動離合器模塊，并修改整車和動力系統(tǒng)各部件等模塊的仿真參數(shù)，建立了插電式雙離合器并聯(lián)混合動力客車仿真模型[6]，如圖3所示。
3 插電式混合動力客車參數(shù)正交設計
3.1 確定正交試驗因素及水平
影響整車燃油經(jīng)濟性和排放的動力系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)共有8個，分別是混合度A、變速器傳動比B、主減速器傳動比C、車速限值(低SOC時)D、車速限值(高SOC時)E、發(fā)動機關閉轉(zhuǎn)矩系數(shù)F、發(fā)動機最低工作轉(zhuǎn)矩系數(shù)G、充電轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下最大輸出的最小值之比H。將上述8個因素作為進行正交試驗設計的因素，其中A為2水平，B、C為3水平，其余均為4水平的因素。
3.2 參數(shù)正交設計及結(jié)果分析
根據(jù)3.1節(jié)所確定的正交試驗設計因素及其水平數(shù),選取混合正交表L32(21×32×46) [7]進行正交試驗設計?？沼嗟腦列可以作為反映隨機誤差的大小或交互作用，正交設計方案及42個中國典型城市公交循環(huán)工況下油耗仿真結(jié)果見表5，其中循環(huán)工況起始時電池SOC為95%，結(jié)束時SOC為25%。
由表5可見,第26號（A2B3C3D2E1F3G3H1）設計方案的油耗45.89 L為最小油耗，但并不是其最優(yōu)組合。由效應曲線圖4可知其最佳方案為A2B2C3D2E1F2G4H1。
上述最佳方案在正交試驗表中未列出,由效應曲線圖可以看出各控制參數(shù)D、E、F、G和H的取值還可以進一步優(yōu)化，于是在最佳方案中的每一個控制參數(shù)取值附近再各取4個值，對控制策略進行第2次正交試驗優(yōu)化。選取D的4個水平為[3.3 m/s，3.5 m/s，3.9 m/s，4.3 m/s]；E的4個水平為[5.8 m/s，6 m/s，6.4 m/s，6.8 m/s]；F的4個水平為[0.37，0.4，0.43，0.46]；G的4個水平為[0.67，0.71，0.75，0.79]；H的4個水平為[0.1，0.12，0.14，0.16]。
選取L16(4)5正交表安排仿真，結(jié)果見表6。
第2次正交試驗的因素與指標的效應曲線圖如圖6所示。由表6和圖5可以看出，第2次正交試驗中各因素的調(diào)整對油耗影響不大，且通過效應曲線圖可知，其最優(yōu)組合方案為D4E4F3G4H2，仿真油耗為45.81 L，最終選取參數(shù)和優(yōu)化前參數(shù)如下。
4 整車性能仿真分析
（1）采用正交設計優(yōu)選出的整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)，在中國典型城市公交循環(huán)工況下進行燃油經(jīng)濟性仿真, 圖6是兩個中國典型城市公交循環(huán)工況下的仿真結(jié)果圖。
（2）在42個中國典型城市公交循環(huán)工況下動力性和燃油經(jīng)濟性仿真結(jié)果見表7，表明其動力性完全滿足要求。百公里油耗為18.6 L，與參數(shù)優(yōu)化之前的車型相比(19.7L/100 km)，油耗降低5.58%,燃油消耗有明顯降低。
圖7―圖9所示為42個中國典型城市公交循環(huán)工況下電機、發(fā)動機工作點分布圖和電池SOC變化曲線圖。由圖7可知，電機的正負轉(zhuǎn)矩工作點主要集中在高效率區(qū)域，說明整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)匹配能夠很好地滿足動力與制動能量回收的需要。由圖8可知，發(fā)動機工作點主要集中在燃油消耗率比較低的中高負荷區(qū)域附近，說明制定的控制策略能使發(fā)動機大部分時間工作在高效率區(qū)域，提高了汽車的燃油經(jīng)濟性。由圖9可知，當電池SOC大于25%時，處于荷電消耗階段，降到25%時，轉(zhuǎn)入荷電維持階段。
5 結(jié)論
（1）整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制策略直接影響汽車燃油消耗和排放。根據(jù)整車動力性和純電動里程要求確定了插電式并聯(lián)混合動力客車動力傳動系統(tǒng)的參數(shù)設計方案。選取PHEV混合度、變速器傳動比、主減速器傳動比和整車控制策略參數(shù)作為正交設計因素進行正交試驗設計，以汽車行駛工況油耗最小為目標，優(yōu)選出整車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制策略參數(shù)的最佳匹配方案。
（2）基于電動汽車仿真分析軟件Advisor，建立了插電式并聯(lián)雙離合器混合動力客車仿真模型。采用正交設計優(yōu)選后的動力傳動系統(tǒng)參數(shù)和控制策略參數(shù)，對整車動力性和燃油經(jīng)濟性進行了仿真分析。結(jié)果表明動力系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)優(yōu)化匹配合理，達到了預期設計目標。在42個中國典型城市公交循環(huán)工況下百公里油耗為18.6 L，與參數(shù)優(yōu)化之前的車型相比，油耗降低5.58%。
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關鍵詞 風力發(fā)電；傳動鏈故障； 診斷技術
【分類號】：TM315
1.風力發(fā)電傳動鏈介紹
所謂風力發(fā)電，就是指通過某種手段將風能轉(zhuǎn)化為電能。作為一種清潔的可再生能源，風能收到越來越多的關注與重視。我國風能資源豐富，可開發(fā)利用的風能儲量達到10億kW：陸地上的風能儲量為2.53億kW左右，海上可開發(fā)和利用的風能儲量為7.5億kW。風力發(fā)電是把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風力發(fā)電，其根本原理是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。
就我國來說，風力發(fā)電已經(jīng)占到我國用電總量的很大一部分。但是，由于各種主客觀因素的影響，風力發(fā)電的過程中會出現(xiàn)一些故障，影響發(fā)電過程以及電能的應用效率。為了更好地做好故障診斷工作，國內(nèi)相關工作人員都進行了大量的研究，還開發(fā)出大型的傳動鏈故障診斷系統(tǒng)。傳動鏈是由內(nèi)鏈接和外鏈接兩部分組成的，還包括五個小部件：內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒以及滾柱。傳動鏈在風力發(fā)電的過程中常見的。風機發(fā)電組通過風輪葉片將風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，并帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)出電能。風電機組按照葉片可以分為雙葉式、三葉式和多葉式；而按照傳動鏈的連接方式可以分為變速箱式和直驅(qū)式等。下面，筆者將對風力發(fā)電傳動鏈故障診斷技術進行相應的分析。
2.傳動鏈故障診斷的基本原理
傳動鏈故障診斷的方法有很多種。一般來說，按照診斷環(huán)境來說，可以分為離線和在線；按照檢測手段來分，可以分為振動、噪聲、溫度、壓力以及聲發(fā)射等；按照診斷方法來說，可以分為頻域、時域、統(tǒng)計、信息理論、模式識別或者人工智能等。大部分故障診斷系統(tǒng)是以振動分析為主要的診斷手段，振動分析法也是目前傳動機故障分析的最主要技術之一。
在檢測過程中，工作人員要對機器主要部分的振動量，包括位移、速度以及加速度等方面進行測定，并與標準值進行相應的比較，以此得出傳動鏈的具體運轉(zhuǎn)狀態(tài)。該種故障診斷的優(yōu)點是故障診斷的十分精確，可以進行故障的定位工作；但是，診斷的過程中需要加裝傳感器和信號采集設備，診斷過程中的投資額度較大。傳動鏈故障診斷過程中應用最廣泛的方法使頻域分析法。該種方法就是通過快速富立葉變化將原來的時域波形轉(zhuǎn)變?yōu)轭l譜，這些頻譜與故障之間有著高度地對應關系。
3.風力發(fā)電傳動鏈故障診斷的具體流程
風力發(fā)電傳動鏈故障的診斷是一個系統(tǒng)性工程，需要多方面的共同努力與配合。下面，筆者將對風力發(fā)電傳動鏈故障診斷的具體流程進行闡述。
風機的傳動鏈系統(tǒng)通常是由葉片、主軸、增速齒輪箱、連軸器、發(fā)電機等多個部件組成的，工作人員也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。傳動鏈是動態(tài)作用的，因此，我們必須關注其動態(tài)特征。風力發(fā)電機組傳動鏈系統(tǒng)的故障主要可以分為三個方面，包括傳動鏈震動、噪聲以及共振問題等。而風力發(fā)電機傳動鏈故障分析可以分為兩種手段進行 數(shù)值仿真與現(xiàn)場檢測，從而診斷出故障的具體激勵，明確故障發(fā)生的原因與維護的建議。
4.風力發(fā)電傳動鏈故障診斷技術分析
風力發(fā)電傳動鏈的故障診斷是一項較為復雜的工作。下面，筆者將會結(jié)合具體的案例，根據(jù)仿真數(shù)據(jù)做好現(xiàn)場測算工作。
4.1數(shù)值仿真
對于數(shù)值仿真方面，我們主要從風機設計的角度入手，在仿真過程中要注意借鑒多體動力學仿真如見，對傳動鏈的固有特性以及其動態(tài)響應進行分析，從而甄別出傳動鏈的共振源，診斷出傳動鏈中各個部件的震動問題及噪聲的大小等。
而數(shù)值仿真工作有包括以下步驟：第一，工作人員要建立柔性的多體系統(tǒng)動力學模型。我們知道數(shù)值仿真的根本原理是建立在多體動力學基礎之上的，風機傳動鏈則是由多個剛體和柔性體共同組成的系統(tǒng)，也就被稱為柔體多體系統(tǒng)。在數(shù)值仿真的過程中，相關人員要將復雜的風機傳動系統(tǒng)模型簡化成等效的動力學模型，這就需要相關工作人員具備傳動鏈系統(tǒng)的動力學拓撲圖，并能夠輸入傳動鏈 各個部件的剛度、質(zhì)量、慣性矩等等參數(shù)，之后再通過力元將各個部件連接起來，最終完成系統(tǒng)模型。
第二，要做好頻域分析工作。所謂頻域分析，就是指在系統(tǒng)動力學精確建模的基礎之上，相關人員要進行模態(tài)計算，并從中得出風機傳動鏈系統(tǒng)的固有頻率值及振型等。但是，由于風力發(fā)電機祭祖的轉(zhuǎn)速較快，激勵頻率帶也相對較寬，傳動鏈容易發(fā)生共振現(xiàn)象，也會對系統(tǒng)的正常運行造成一定的影響。因此，在對風機傳動鏈系統(tǒng)進行頻域分析時，工作人員又要通過一定的步驟對潛在的共振點進行分析：首先，要對切入、切出以及耳釘狀態(tài)下傳動鏈系統(tǒng)的模態(tài)進行分別計算。其次，要根據(jù)風機傳動鏈系統(tǒng)在不同模態(tài)頻率下的振型和模態(tài)能量的分布特征繪制能量分布圖，從而篩選出那些扭轉(zhuǎn)振型，和扭轉(zhuǎn)方向能量的固有頻率。再次，要根據(jù)篩選出的固有頻率和傳動鏈熊的激勵頻率機制繪制出工作轉(zhuǎn)速之內(nèi)的坎貝爾圖，坎貝爾圖中的焦點位置也就是風機傳動鏈熊中的潛在共振點。頻域分析的根本目的是通過對照風機傳動鏈系統(tǒng)的模態(tài)能量分布和坎貝爾圖，對共振點進行初步的甄別，從而采取措施進行防震工作。
第三，做好時域分析工作，對傳動鏈系統(tǒng)進行動態(tài)響應計算，從而得出系統(tǒng)的震動加速度與速度，進一步甄別共振點，處理系統(tǒng)噪聲和震動問題。要辨別出傳動鏈系統(tǒng)的內(nèi)、外部激勵，從而使得風機在驅(qū)動力的作用下橫過整個區(qū)間。要分析扭矩掃頻響應，繪制三維坎貝爾圖。還對共振點進行定性分析，看是否會出現(xiàn)震動加劇情況 最后，對仿真結(jié)果進行分析，判斷系統(tǒng)是否存在振動過大現(xiàn)象。
4.2現(xiàn)場測算
進行現(xiàn)場檢測的根本目的就是為了評價目標風機的健康狀況。下面，筆者將從三個方面對現(xiàn)場測算工作進行分析。
4.2.1確定測試位置
工作人員要通過數(shù)值分析的結(jié)果來確定風機傳動鏈系統(tǒng)中振動較大的元件，并在齒輪箱位置做好測試點的布置工作，當然也要兼顧其他的部件，主要以齒輪箱的扭力臂、主軸承座為主要的測試點 . 在測試過程中，要根據(jù)測試點的選取情況，分析計算結(jié)果，設置合理的寬帶。
4.2.2執(zhí)行測試
測試前要對傳動鏈進行振動的基準測試，由于風載的強隨性，風機的運行情況相對復雜。因此，在執(zhí)行測試之前，工作人員要做好系統(tǒng)檢測工作。
4.2.3數(shù)值分析
要利用振動測試儀器作為傳動鏈加速度的傳感器，對風機一段時間內(nèi)穩(wěn)定的工況進行數(shù)據(jù)的采集與分析，并做好傅里葉的變換等工作，從而得出噪聲、振動等的水平參數(shù)。之后，要結(jié)合數(shù)值仿真的結(jié)果和各個元件的固有頻率值，定位問題元件，并對出現(xiàn)問題的原因作出合理的介紹，為后續(xù)的維修工作提供建議。
5.總結(jié)
總之，風力發(fā)電機傳動鏈故障分析的難度較大、復雜程度較高。這需要相關工作人員了解風機作用的根本原理，熟悉各個部件的性能，以便能勝任檢測與調(diào)試工作。同時，相關單位必須注意引進先進的技術設備，做好設備的采購工作，保證設備的良性、合理運轉(zhuǎn)，提高工作效率，避免各種故障的發(fā)生。
參考文獻
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[關鍵詞]煤礦提升機；電力傳動；交流全數(shù)字控制系統(tǒng)
中圖分類號：TD63+3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0329-01
1 前言
煤礦生產(chǎn)安全受全國之關注，煤礦事故頻發(fā)，中央樁關領導特別重視，相關部委下發(fā)文件，推廣《數(shù)字化瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)》。煤礦安全不僅僅是瓦斯，只不過于瓦斯事故比較起來，其他設備事故顯得較小，但也不容忽視。礦井提升機電力拖動交流電控系統(tǒng)主要技術特點是對稱硅過電壓吸收器和適用于頻繁起動的專用真空接觸器。
近幾年煤礦事故不斷發(fā)生，提升機電控失控造成全速過卷事故也時有發(fā)生，給煤礦安全生產(chǎn)造成巨大損失。為此國家列出專項，重點創(chuàng)新項目煤礦提升機電力傳動交流全數(shù)字控制系統(tǒng)。
2 國內(nèi)現(xiàn)狀
我國煤礦提升機電力傳動控制系統(tǒng)，在20世紀80年代中期之前全部采用傳統(tǒng)的仿蘇式裝備，技術水平低，性能落后，“七五”到“九五”期間，一些科研單位對提升機交流傳動系統(tǒng)中的組成單元進行研制創(chuàng)新，先后開發(fā)了TGZH3-250/6型高壓真空換向柜，TDZK-600/1140型電動機轉(zhuǎn)子調(diào)速柜，1989年中南煤炭機電研究所展開采用可控硅開關原理應用于調(diào)速電路中，采用PLC作主控設備的研制，1993年在我國煤炭生產(chǎn)中得到了應用，對煤礦安全生產(chǎn)起到了良好的作用。
在七五期間，國家明令淘汰五十年代初期生產(chǎn)的CG5―150/6型空氣換向器，至今已30年之久，我國有些煤礦還在使用。造成之一原因是替代產(chǎn)品高壓真空換向器在頻繁的工作中產(chǎn)生有過電壓直接危害礦井提升機電動機的安全。
近幾年真空接觸器的觸頭材質(zhì)配方有所改變。很多廠家認為截流參數(shù)變小，采用真空接觸器配合電容和電阻或壓敏電阻就能保證提升機的安全，所以有很多生產(chǎn)高壓真空換向柜的廠家，這些產(chǎn)品采用市售真空接觸器和壓敏電阻等是造成燒壞電機的主要原因。礦井提升以較高的速度往復運行的，在一定的距離內(nèi)，完成上升與下降的任務。必須具備良好的機械性能，在此基礎上，為確保提升機能夠達到高效、安全，可靠地連續(xù)工作，還應該具有良好的電氣控制設備和完善的保護裝置閉?？紤]上述分析的關于礦井提升機的工作特點的基礎上，安全可靠、運行高效目定位準確的能力對于礦井提升機的電力拖動系統(tǒng)具有很大的幫助，這樣才能有效地滿足礦井提升工藝過程的需要。目前正在應用的礦山電力拖動系統(tǒng)方案有交流電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、晶閘管供電的直流電動機調(diào)速、晶閘管交一交變頻同步電動機矢量控制方案、交流電動機雙PWM交一直一交直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)等。
3 系統(tǒng)技術特點
交流全數(shù)字控制系統(tǒng)是在以往多項科研成果、科技攻關、國家專利的基礎上，進行技術綜合和創(chuàng)新提高，推出一種集高壓真空轉(zhuǎn)換柜、電動機轉(zhuǎn)子真空柜或可控硅調(diào)速柜，主控、制作等操作功能的全數(shù)字話及自動監(jiān)測、多種安全保護齊全的控制系統(tǒng)。擁有獨立的自主知識產(chǎn)權(quán)。
（1）主執(zhí)行機構(gòu)： 型高壓真空轉(zhuǎn)換柜，采用專利技術，河南省重點技術創(chuàng)新項目往復式真空接觸器，可根據(jù)電壓等級的不同應用于6KV、10KV、3.6KV等不同場合，操作過電壓的概率為0.02%，徹底解決了由于頻繁的操作引起的過電壓損壞電機和事故的發(fā)生。
（2）調(diào)速機構(gòu)：TGZK-600/1140型轉(zhuǎn)子真空柜、TSCR-3500/3500型轉(zhuǎn)子可控硅柜，該產(chǎn)品在實際工作中性能穩(wěn)定可靠，真空接觸器分合閘速度快、特性好，系統(tǒng)控制電壓選配合適，故障率很小。可控硅交換開關的應用也是一項成熟技術，關鍵是選配可控的配對誤差，為實現(xiàn)斬波調(diào)速控制轉(zhuǎn)子電阻打下基礎。
（3）電源供給機構(gòu)：TGZK-600/10型高壓真空開關柜，配裝GN28-630/10型真空斷路器和CD11型操作機構(gòu)組成，具備電壓、電流環(huán)節(jié)保護，實現(xiàn)高壓停電閉鎖，檢修斷電安全保護。
（4）主控機構(gòu)：過去的繼電器邏輯電路由軟件實現(xiàn)，運行參數(shù)可用程序設定，系統(tǒng)可實現(xiàn)手動和自動控制。具有多項運行圖形顯示和齊全的保護功能。系統(tǒng)采用了高性能的PLC模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括主控系統(tǒng)、檢測監(jiān)控系統(tǒng)、上位機監(jiān)視系統(tǒng)。
4 選擇高壓真空換向柜的條件
（1）我國煤礦生產(chǎn)90%為交流電機拖動礦井，提井機工作，在電控系統(tǒng)中，效能的執(zhí)行者是換向控制柜，它直接控制提升機的上升和下降，是煤礦企業(yè)生產(chǎn)設備中的重中之重。本文結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)，和目前多家煤礦使用相關產(chǎn)品存在的問題提出建議，供今后選用產(chǎn)品時比較。
（2）高壓真空換向柜依據(jù)提升及所需電控情況而定。有配動力制動和低頻制動之分，內(nèi)設有專用的換向真空接觸器和電氣與機械閉鎖裝置。
（3）過電壓吸收裝置很關鍵，前文簡單的描述了過電壓的機理于相關條件，證明了開關截流不是控制操作過電壓的有襯條件。
（4）阻容過電壓吸收式不能全過程對真空換向時的操作過電壓起到保護作用，因為它與開關和電機串聯(lián)后梅成一個整體，滿陣耦合相互作用，有時很容易形成電流等值。
（5）每種型號的真空換向柜應有相對應的國家測試機構(gòu)過電壓的測試報告，科學技術鑒定證書等。
5 系統(tǒng)控制理論
提升機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和控制特性的好壞，與電機的特性、干擾信號的形式和幅值，控制方案以及控制規(guī)律有關。所以在控制方案設計合理、設備安裝正確的前提下，這個控制系統(tǒng)的質(zhì)量就取決于控制器的選型和PID參數(shù)的整定。
（1）具有比例作用的控制器，具有3種控制的優(yōu)點：比例作用的特點是控制器的輸出和偏差大小成比例；控制作用及時，積分作用特點是能夠消除余差；微分作用特點是控制器的輸出與偏差的變化速度成正比，有超前作用，能有效地克服控制對象的容量滯后，三作用控制器的功能較為完善，在提升機全數(shù)字系統(tǒng)中將發(fā)揮他的優(yōu)良作用。
（2）提升速度V=KP/T，每個脈沖代表的距離為K，時間間隔為T，提升距離H=KN，計數(shù)脈沖為N，脈沖差值P。在相等的時間內(nèi)讀取脈沖數(shù)值，除以間隔時間，從而得出速度。
6 抗干擾措施
該系統(tǒng)本身以適應惡劣的工業(yè)應用環(huán)境，有較高的抗干擾能力，內(nèi)部有信號調(diào)節(jié)和濾波，有良好的抗電子噪聲干擾能力，CPU單元及每個I/O單元中，已具有電源多重濾波。系統(tǒng)電路中加裝穩(wěn)壓電源提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量外，又加裝了電源隔離裝置，頻率信號用屏蔽線輸送，抗干擾端子和主機大地端子接地，軟件系統(tǒng)采用數(shù)字濾波，輸入、輸出電源采用抗干擾能力強的開關電源等措施。
7 結(jié)語
煤礦的安全生產(chǎn)，礦井提升機運輸為重中之重。由于我國礦井提升機電控生產(chǎn)廠家之多，真空換向柜被國家列為CG5空氣換向器的替代產(chǎn)品。產(chǎn)品型號繁雜，多數(shù)產(chǎn)品屬無證產(chǎn)品，更不可能有國家相關的測試證書、鑒定證書，給很多使用單位造成電機損壞，影響礦井的提升和安全。煤礦提升機電力傳動交流全數(shù)字控制系統(tǒng)是以多項科研成果的基礎上進行技術綜合和創(chuàng)新推出的一種全數(shù)字及自動監(jiān)測、圖形顯示、多種保護齊全的控制系統(tǒng)。其中 TGZH3 - 250/6 系列；TGZK - 600/1140 系列；TDPC - G 型可編程控制柜已廣泛應用于國內(nèi)各大煤礦。
參考文獻：
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關鍵詞：風能；風力發(fā)電機組；傳動技術； 優(yōu)化系統(tǒng)
風能，作為一種可再生的綠色清潔能源，引起了越來越多的人的關注。而對于我們風能大國，更是應該，高效科學的去發(fā)展風力發(fā)電機組機械傳動技術，為我國，為我人民創(chuàng)造更多的財富。將風能轉(zhuǎn)化為電能是風力發(fā)電機組的主要作用，并且風能與電能轉(zhuǎn)化過程中的布局和傳動方式都影響著發(fā)電機的發(fā)電效能。而風力發(fā)電機組機械傳動技術，是風力發(fā)電機組技術中的一種，我們要不斷去優(yōu)化內(nèi)部系統(tǒng)，加強傳動技術的作用。這種技術也為我們解決了很多難題。因此，我將在我下面的文章中具體去闡述和分析一下該技術。
1.風力發(fā)電機組機械傳動技術的構(gòu)造與原理
在講風力發(fā)電機組機械傳動技術的構(gòu)造與原理時，我主要通過三方面來說，即風力發(fā)電電源的構(gòu)成與發(fā)展，傳動技術，偏航和變槳距傳動技術。下面就具體來闡述一下?！帮L力發(fā)電機組、支撐塔架、并網(wǎng)控制器、蓄電池組、逆變器、卸荷器、蓄電池充電控制器、”等是組成風力發(fā)電電源的基本的部件構(gòu)成；而風輪和發(fā)動機則是風力發(fā)電機組的重要構(gòu)成，其中發(fā)電機組當中的風輪則包含車轂、葉片等組成構(gòu)件；并且葉片能夠通過風力進行旋轉(zhuǎn)發(fā)電、推動發(fā)電機機頭轉(zhuǎn)動。鑒于要開發(fā)使用低能環(huán)保的綠色能源，所以這一技術，在當今不斷的得到改進與發(fā)展。我們國家很早以前就會使用傳動技術，如齒輪傳動、繩帶傳動和鏈傳動。傳動技術，能夠通過改變力的方向和速度，并使得傳動裝置部件的選用和設計要配比風力發(fā)電機組的要求?！昂唵蔚臉?gòu)造，平穩(wěn)的傳輸、以及噪音的最小化，是帶傳動的顯著特點。這些傳動帶自身攜帶的功能能起到緩沖吸振的作用，就算是超載，也只會在帶輪上打滑，不會對其他零件磨損，產(chǎn)生很好的保護作用。常用的帶傳動有兩種形式，即平帶傳動和V帶傳動。我將引用宣安光，在對風力發(fā)電機組機械傳動技術的探討中的對偏航和變槳距傳動技術的分析來詮釋，即“為了獲取足夠的風能，偏航機構(gòu)必須始終要處于迎風位置，這樣才能及時追蹤風向的變化。當風力機開始偏轉(zhuǎn)時，偏航加速度將產(chǎn)生沖擊力距。偏航轉(zhuǎn)速和其加速度成正比，成倍增加了沖擊力?！?/p>
2.機組動力傳動的關鍵技術問題
由于發(fā)電機組自身，對環(huán)境要求和使用工況條件比較特殊，因此它對傳動裝置有著嚴格的要求；外加上，有很多外在的不確定的因素，也會使風力機組變得異常的不穩(wěn)定，常見的問題主要有風輪變化多端，異常載荷，導致電網(wǎng)不夠穩(wěn)定；機艙剛性不足，則會引起強烈振動。此時傳動技術則起著至關重要的作用。風力發(fā)電機組的傳動鏈的運作原理是，通過風帶動葉輪轉(zhuǎn)動，葉輪與齒輪箱通過主軸剛性連接，經(jīng)過齒輪箱的增速從而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，當達到一定的轉(zhuǎn)速時，風力發(fā)電機組并網(wǎng)發(fā)電。齒輪箱內(nèi)部的輸入軸軸承除承受轉(zhuǎn)矩以外，還需要承受彎矩及徑向力和軸向力，需要加強齒輪箱的箱體和行星架兩端的軸承；齒輪箱彈性支撐的作用是吸收沖擊轉(zhuǎn)矩，風輪傳過來的傾覆力矩和徑向力和軸向力由兩個軸承吸收，前軸承起支撐作用，后軸承會將載荷轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩， 由于上述， 所以只有轉(zhuǎn)矩進入齒輪箱， 在一定程度上保護了齒輪箱。而齒輪箱的外形的設置，根據(jù)傳動鏈的要求，對于變漿距風機，輸出周和輸入軸的距離是有要求的，齒輪箱的結(jié)構(gòu)一般為1p+2h，2P+1h，2p/1p的。隨著科技的不斷進步與發(fā)展，現(xiàn)在風力發(fā)電機組的傳動效率越來越高，發(fā)電機由風力機經(jīng)過傳動裝置進行驅(qū)動運轉(zhuǎn)，所以這種方式無疑要恒定風力機的轉(zhuǎn)速，這種方式會影響到風能的轉(zhuǎn)換效率；另一種方式就是發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨風速變化，通過其它的手段保證輸出電能的頻率恒定，即變速恒頻運行。風力機的風能利用系數(shù)跟葉尖速比（葉輪尖的線速與風速的比值）有關，存在某一確定的葉尖速比，使Cp達到最大值。
3.導致直驅(qū)永磁型和雙饋異步風力發(fā)電機組傳動效率上的差異原因
直驅(qū)永磁型風力發(fā)電機組在穩(wěn)定性，功率因數(shù)也不易調(diào)節(jié)，傳動效率的成熟上，實際應用中都不如雙饋異步風力發(fā)電機組，但在低風速區(qū)域，直驅(qū)永磁型風力發(fā)電設備具有優(yōu)勢，能夠相對高效的傳動。兩者的驅(qū)動鏈結(jié)構(gòu)不同，雙饋異步風力發(fā)電機組有齒輪箱，維護成本高，直驅(qū)永磁型則無齒輪箱或低傳動比；電機種類的不同，雙饋異步屬于電勵磁，直驅(qū)永磁型是永磁，需要考慮永磁體退磁問題；變流單元的不同，雙饋異步，IGBT，單管額定電流小，技術難度大；直驅(qū)永磁型IGBT，單管額定電流大，技術難度小等問題都會導致兩者在傳動效率的不一樣。
4.小結(jié)
本人結(jié)合多年實踐工作經(jīng)驗，就風力發(fā)電機組機械傳動技術展開了探討，系統(tǒng)地詮釋了風力發(fā)電機組機械傳動技術的構(gòu)造與原理，并且分析了機組動力傳動的關鍵技術問題；和導致直驅(qū)永磁型和雙饋異步風力發(fā)電機組傳動效率上的差異原因。但是由于自身知識和見識的局限，可能不能說的那么全面，只是希望大家能通過我的文章能夠多多關注風力發(fā)電機組機械傳動技術的發(fā)展。
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