工礦電機車專用變頻器的設(shè)計開題報告.doc

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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 工礦電機車專用變頻器的設(shè)計 學(xué) 院： 電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動 學(xué)生姓名： 陳學(xué)磊 學(xué) 號： 201001019118 指導(dǎo)老師： 楊青 2014 年 3 月 15 日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。 3．“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊），其中至少應(yīng)包括1篇外文資料；對于重要的參考文獻應(yīng)附原件復(fù)印件，作為附件裝訂在開題報告的最后。 4．統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨成冊，隨《畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書》等資料裝入文件袋中。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1．文獻綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻資料。 文獻綜述 1 前言 隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時礦用電機車作為礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要運輸設(shè)備，其可靠性和節(jié)能性在某種程度上對礦產(chǎn)資源的開發(fā)效率起著關(guān)鍵性作用。目前，我國礦機車的牽引源主要是直流傳動。由于直流電動機造價高、可靠性低、換向器易磨損，維修周期長，而且，啟動、制動、調(diào)速系統(tǒng)均采用直流電阻直接控制，能耗大。 長期以來，工礦電機車內(nèi)都存在這許多問題。例如：網(wǎng)壓波動范圍一直持續(xù)比較大；直流電源的質(zhì)量不斷下降；不斷自動啟動暫停；頻繁掉電；以及交流變頻技術(shù)人才的缺失等等。這直接導(dǎo)致了牽引電氣設(shè)備分會所屬的企業(yè)減少了對產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)的投入，從而使十分適應(yīng)工礦電機車的專用變頻器一直處于不斷摸索的階段，而并沒有實質(zhì)性的發(fā)展。面對我國煤炭、金屬等工礦事業(yè)的告訴發(fā)展，性能落后的直流傳動技術(shù)，已經(jīng)遠遠不能滿足企業(yè)的需要。因此，將礦用電機車的直流電機調(diào)速系統(tǒng)改造為交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)勢在必行。 本文針對工礦電機車的牽引運行特點，采用U/f控制模式，結(jié)合空間矢量調(diào)制（SUM）算法，設(shè)計了一套基于數(shù)字信號處理器(DSP)的三相異步電機變壓變頻(VVVF)交流變頻調(diào)速方案。本文詳細的介紹了交流調(diào)速的基本原理，闡述了七段式SVM算法的核心，提出了一種優(yōu)化的總線鉗位SVM(BCSVM)控制算法，推到了SPWM算法和SVM算法的區(qū)別，分析了死區(qū)效應(yīng)對逆變器輸出電壓的影響，并給出了死區(qū)補償方案。在硬件設(shè)計方面，以IT公司的TMS320F2812為核心，設(shè)計了變頻調(diào)速系統(tǒng)的逆變電路、保護電路以及控制電路。在軟件設(shè)計方面，采用32位定點C語言編程方法，編寫了變頻調(diào)速系統(tǒng)的模塊化程序。 2 發(fā)展歷程概述 在當(dāng)前全球經(jīng)濟高速發(fā)展的過程中，有兩條顯著的相互交織的主線：能源和環(huán)境，而能源的緊張，而能源的緊張，直接制約了經(jīng)濟的增長。因此，對能源的有限利用在我國已經(jīng)迫在眉睫尤其是作為能耗大戶的電機在節(jié)能方面更是有潛力可挖。 七十年代以后，基于電力電子技術(shù)的交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)取得了很大的發(fā)展。一方面，功率半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力轉(zhuǎn)化技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)的發(fā)展，使各種電力電子裝置的體積縮小、效率提高；另一方面，交流調(diào)速具有優(yōu)良的調(diào)速、啟動、制動性能，較高的效率、功率因數(shù)和顯著節(jié)能的特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防軍事裝備等領(lǐng)域，并且占據(jù)了主導(dǎo)地位。 近年來，交流變頻技術(shù)在國內(nèi)各個行業(yè)中都取得了極大的普及和充分的使用。并且獲得了不容小覷的市場效益和社會效益。在交流變頻技術(shù)方面，國內(nèi)技術(shù)人才的不斷增加，給交流變頻技術(shù)在工礦電機車上的應(yīng)用提供了充足的人才資源。人才資源得到了滿足，技術(shù)支撐同時可以得到鞏固。 近年來，國內(nèi)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，采掘機械化也在不斷的進步優(yōu)化?，F(xiàn)在，小噸位的電機車已經(jīng)不能單獨礦區(qū)運輸任務(wù)。因此，電機車要發(fā)展，必然朝著重型、大型、高速和全自動化、免關(guān)鍵部件維護化、機車結(jié)果模塊化以及微機控制交流傳動這些方面不斷前進。 這是因為如此，現(xiàn)在國內(nèi)多數(shù)企業(yè)都決定加大交流變頻技術(shù)在電機車的應(yīng)用研究，并且已經(jīng)有了一部分已經(jīng)獲得成功。 3 電力電子器件的現(xiàn)狀與發(fā)展 電力電子器件是電力電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。它主要包括不可控器件、半控型器件和全控型器件。 半控型器件包括晶閘管（SCR）及其派生器件。1958年，SCR的問世標(biāo)志著電力電子技術(shù)的開端。隨后，雙極性半控器件相繼出現(xiàn)，而且其電壓電流額定值不斷提高，特別是70年代NTD硅單晶的試驗成功，使得器件的電壓電流頻率等額定值達到很高水平。目前，晶閘管主要應(yīng)用于電氣傳動以及感應(yīng)加熱和靜止無功功率補償?shù)阮I(lǐng)域；特別是在大功率的AC-DC變換裝置中，由于SCR在電流過零時關(guān)斷不會產(chǎn)生大的關(guān)斷損耗，因此SCR具有較大的優(yōu)越性。但SCR不能用門級關(guān)斷，需要繁瑣而復(fù)雜的輔助開關(guān)電路，使SCR難以在逆變器中使用。 全控型器件包括絕緣柵極晶體管(IGBT)、場效應(yīng)管(MOSFET)、大功率晶體管（GTR）、門級可關(guān)斷晶體管(GTO)。GTO和GTR的出現(xiàn)彌補了SCR難以關(guān)斷的缺點，同時，GTO具有SCR高耐壓的特點。GTR是一種電流控制的雙機雙結(jié)功率半導(dǎo)體器件，與GTO相比，GTR的耐壓值低，工作電流小。20世紀80年代出現(xiàn)的絕緣柵極晶體管（IGBT）是MOSFET和GTR復(fù)合形成的，除具有功率MOSFET的電壓型驅(qū)動、驅(qū)動功率小的特點，同時具有GTR飽和壓降低和可耐高壓和大電流的優(yōu)點。 MOSFET、IGBT等均是電壓控制型器件，可用一些專業(yè)的高壓集成電路直接控制，甚至可以把主器件和控制保護電路等做在一個芯片或器件中，大大的促進了高壓集成電路和智能功率集成電路的發(fā)展，使得電力電子技術(shù)產(chǎn)生了新的飛躍。 4 變頻調(diào)速系統(tǒng)原理 VFFF變頻器的控制比較簡單。其特點是，機械特性的硬度很好，并且能夠達到正常的傳動平滑的調(diào)速要求。不過們這種控制方式正在低頻時，就會引發(fā)一些問題。這是因為輸出的電壓比較小并且受到定子電阻壓降的影響非常明顯，所以導(dǎo)致成最大輸出轉(zhuǎn)矩的減少。除此之外，相比于直流電動機，它的機械特性相對較差。動態(tài)轉(zhuǎn)矩的能力和靜態(tài)調(diào)速性能也令人擔(dān)憂?；谝陨涎芯?，相關(guān)工作人員又提出了矢量控制和變頻調(diào)速。 矢量控制變頻調(diào)速方式的提出對于工礦電機車具有里程碑式的意義。但是在實際應(yīng)用中，它的控制效果難以達到理想的分析效果。這是因為轉(zhuǎn)子磁鏈很難準(zhǔn)確觀測，而且電機車參數(shù)對其系統(tǒng)的影響也很大。因此，在等效直流電動機控制過程中，所用的矢量旋轉(zhuǎn)變換就比較復(fù)雜，所以，實際的控制效果就沒有預(yù)期中那么好。 直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)，是在1985年，由德國教授首次提出來的。直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)在很多方面解決了矢量控制技術(shù)的存在的問題。并且它憑借極其新穎的控制思想和方便簡潔的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及良好的動靜態(tài)性能，得到了飛速的發(fā)展。到目前為止，此項技術(shù)已經(jīng)非常成功的運用在電機車牽引大功率的交流傳動上面了。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是指直接在定子坐標(biāo)系下，對交流電動機的數(shù)學(xué)模型進行分析，以此控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它既不需要把交流電動機變?yōu)榈刃У闹绷麟妱訖C，也不需要去模仿直流電動機的控制。因此，它可以省去矢量旋轉(zhuǎn)變換中許多復(fù)雜計算，并且也不需要為簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型。 5 交流電機的調(diào)速控制技術(shù) U/f控制是基于在改變電流頻率進行調(diào)速的同時，保證電動機的磁通不變的思想上提出來的，其主要目的是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性。根據(jù)電機學(xué)的理論，交流異步電機定子繞組的感應(yīng)電動勢是轉(zhuǎn)子繞組切割氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的結(jié)果。電機進行頻繁變速時，在U不變的情況下，如果f下降，Φ將增加，而Φ的增加會造成磁飽和，造成實際磁通增不上去，電流不行產(chǎn)生畸變，削弱了電磁轉(zhuǎn)矩，從而影響機械特性。因此，為了保證Φ的恒定，在改變f的同時改變U。U/f控制一般采用開環(huán)控制，故不能達到較高的控制性能，而在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以改善低轉(zhuǎn)矩的特性。此方式的特點是調(diào)節(jié)工作容易，控制電路簡單、成本低、機械特性好。 矢量控制的實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度、磁場進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)矩磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)左邊變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。然而在實際應(yīng)用中轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用的矢量旋轉(zhuǎn)變換較為復(fù)雜，故使得實際的控制效果難以達到理想的分析效果。這種控制方式雖然調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、工作可靠及操作方便，但計算比較復(fù)雜，一般需要專門的處理器來計算，因此實用性不是太理想，控制精度也受到計算精度的影響。 在20實際80年代中期，德國教授提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。其思路是把電動機和逆變器統(tǒng)稱為一個整體，利用空間矢量、定子磁場定向分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系中分析異步電動機的數(shù)學(xué)模型，計算與控制異步電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點式調(diào)節(jié)器，將轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩額定值相比較，使轉(zhuǎn)矩的波動控制在一定范圍內(nèi)。直接轉(zhuǎn)矩控制具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩相應(yīng)快以及參數(shù)性能好的特點，但它是建立在單一矢量、轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)的控制基礎(chǔ)之上的控制方法，不可避免的造成了低速下開關(guān)頻率低、開關(guān)頻率不固定以及轉(zhuǎn)矩脈動大等特點，限制了直接轉(zhuǎn)矩在低速區(qū)的應(yīng)用。 U/f控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等方式的共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流回路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交-交變頻方式應(yīng)運而生。由于該方式省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為1，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。矩陣式交-交方式實質(zhì)上不是簡單的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接變成被控量來實現(xiàn)的。目前此技術(shù)尚未成熟，仍吸引眾多學(xué)者深入研究。 6 交流電機的調(diào)速控制技術(shù) 目前國內(nèi)礦山電機車運行環(huán)境比較惡劣，直流網(wǎng)壓波動大，架線路高低不平，致使電弓脫落頻繁；鐵軌鋪設(shè)欠平整，軌道交線出電纜連接不好，甚至未接，致使回饋電阻增大，遠離變電站的地方電壓遠遠偏低，最低不到額定值的60%，并且無電區(qū)多。尤其是井下，電機車啟動制動頻繁，且連續(xù)超載嚴重。以上環(huán)境都對電氣傳動系統(tǒng)提出了特殊要求，系統(tǒng)過載能力強，啟動力矩大，相應(yīng)快，對瞬時跳弓，電網(wǎng)電壓波動較大有較強的自適應(yīng)能力。 本課題通過對目前交流調(diào)速系統(tǒng)的分析，結(jié)合工礦電機車的工作環(huán)境，基于TI公司新推出的DSP芯片TMS320F2812，設(shè)計開發(fā)了一套可有效解決礦井頻繁掉電和電網(wǎng)電壓波動較大等實際問題的電機車變頻調(diào)速系統(tǒng)。圍繞該系統(tǒng)的性能，本文詳細討論了硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計流程。 參考文獻 [1] 劉新輝,李克瑜.直流架線式工礦用軌道維護車電氣系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用．蘭州高等專科學(xué)校學(xué)報,2005． [2] 趙煜慧.井下直流架線式電機車變頻改造[J] .礦山機械,2008． [3],陳佳.直流架線式礦用電機車變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計．電機與控制應(yīng)用,2011． [4] 馬小亮.高性能變頻調(diào)速及其典型控制系統(tǒng).機械工業(yè)出版社,2010． [5] 胡崇岳.現(xiàn)代變流調(diào)速技術(shù).機械工業(yè)出版社,2011． [6] 韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用fM1．北京：機械工業(yè)出版社,2009． [7] 林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術(shù).北京機械工業(yè)出版社,2005 [8] 張學(xué)編.變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動機調(diào)速.北京人民郵電出版社,1997． [9] 黃德華主編.交流調(diào)速控制系統(tǒng).北京：電子工作出版社,2003． [10] 胡崇岳.現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社,1998． [11] 林瑞光.電機與拖動.杭州：浙江大學(xué)出版社,2002． [12] Maswood A I,Lin JianOptimal Online Algorithm Derivation for PWM-SHE Switching Switching[J].Electronics Leters,1998． [13] Mho Hut,Jinhwan Jung，Kwanghee Nam．A Fast Dynamic DC-link Powe-balancing Scheme for a PWM Converter-inverter System[J]IEEE Trans,Industrial Electronics,2001． 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告 一、課題目的與意義 在當(dāng)前全球經(jīng)濟高速發(fā)展的過程中，有兩條顯著的相互交織的主線：能源和環(huán)境，而能源的緊張，而能源的緊張，直接制約了經(jīng)濟的增長。因此，對能源的有限利用在我國已經(jīng)迫在眉睫尤其是作為能耗大戶的電機在節(jié)能方面更是有潛力可挖。 七十年代以后，基于電力電子技術(shù)的交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)取得了很大的發(fā)展。一方面，功率半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力轉(zhuǎn)化技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)的發(fā)展，使各種電力電子裝置的體積縮小、效率提高；另一方面，交流調(diào)速具有優(yōu)良的調(diào)速、啟動、制動性能，較高的效率、功率因數(shù)和顯著節(jié)能的特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防軍事裝備等領(lǐng)域，并且占據(jù)了主導(dǎo)地位。 隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時礦用電機車作為礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要運輸設(shè)備，其可靠性和節(jié)能性在某種程度上對礦產(chǎn)資源的開發(fā)效率起著關(guān)鍵性作用。目前，我國礦機車的牽引源主要是直流傳動。由于直流電動機造價高、可靠性低、換向器易磨損，維修周期長，而且，啟動、制動、調(diào)速系統(tǒng)均采用直流電阻直接控制，能耗大。 長期以來，工礦電機車內(nèi)都存在這許多問題。例如：網(wǎng)壓波動范圍一直持續(xù)比較大；直流電源的質(zhì)量不斷下降；不斷自動啟動暫停；頻繁掉電；以及交流變頻技術(shù)人才的缺失等等。這直接導(dǎo)致了牽引電氣設(shè)備分會所屬的企業(yè)減少了對產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)的投入，從而使十分適應(yīng)工礦電機車的專用變頻器一直處于不斷摸索的階段，而并沒有實質(zhì)性的發(fā)展。面對我國煤炭、金屬等工礦事業(yè)的告訴發(fā)展，性能落后的直流傳動技術(shù)，已經(jīng)遠遠不能滿足企業(yè)的需要。因此，將礦用電機車的直流電機調(diào)速系統(tǒng)改造為交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)勢在必行。 本課題研究的目的在于將最新交流電傳動技術(shù)引入我國工礦電機車電氣系統(tǒng)，完成由 直流傳動向交流傳動轉(zhuǎn)換的任務(wù)，從而盡快趕上與發(fā)達國家在牽引電氣設(shè)備行業(yè)的水平。本文研究了一種直流架線式工礦電機車電氣控制系統(tǒng)，通過采用交流變頻調(diào)速電傳動技術(shù)，以脈寬調(diào)制(PWM)為理論基礎(chǔ)，采用IGBT功率模塊作為開關(guān)元件，組成直一交電壓型逆變器，采用三相高精度PWM波產(chǎn)生器SA4828與單片機構(gòu)成控制電路，將直流電逆變成三相交流電，供給交流牽引電動機用以驅(qū)動軌道維護機車。重點介紹了牽引工礦電機車的電氣原理及電氣控制功能，闡明了該種電機車電路系統(tǒng)的設(shè)計思路、工作原理、硬件構(gòu)成，進行了技術(shù)參數(shù)的計算、元件選擇等，完成了電機車電氣控制功能的電路系統(tǒng)設(shè)計，并開發(fā)投入到實際生產(chǎn)中，運行效果良好。 二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 隨著社會的不斷發(fā)展，對于工礦電機車的設(shè)計要求越來越高，工礦電機車等礦用運輸機車在我國廣泛使用，直流傳動技術(shù)則一直應(yīng)用于它們的電氣系統(tǒng)中，這種技術(shù)目前已經(jīng)不能用于礦產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)中，因為空盒子這些設(shè)備的方式不夠先進，所以會導(dǎo)致很多安全問題的產(chǎn)生并且會加大運輸成本。 架線路不平穩(wěn)以及受電器的跳動頻率較高是電網(wǎng)的電壓不穩(wěn)定造成的，另外，回饋線電阻的增大是鐵軌造成的，而且，運輸途中，很多地區(qū)都沒有電，車斗很容易受到撞擊。最后，離變電站越遠，電壓越低。所以，就目前而言，我國工礦電機車的應(yīng)用環(huán)境較差，而對直流工礦電機車的應(yīng)用環(huán)境較差，而對直流工礦電機車的需求量越來越多，市場競爭越來越激烈，國內(nèi)企業(yè)一定要加快步伐，為礦業(yè)運輸行業(yè)造福。 變頻調(diào)速技術(shù)在牽引電機車行業(yè)屬于基礎(chǔ)技術(shù)，變頻系統(tǒng)的節(jié)能性能能夠促進整個行業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，同時也為人們的生活提供了間接的便利條件。總之，直流工礦電機車盡可能采用普遍的成熟的技術(shù)，可以保證電機車可靠安全運行，取得良好的效果。 交流變頻技術(shù)在三十噸工礦電機車上應(yīng)用的成功，讓電機車有了零速平滑啟動，調(diào)速均勻，無沖擊等特點。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的告訴發(fā)展以及采掘機械化的飛速具有發(fā)展，在當(dāng)今能源極其緊張的社會中，交流變頻技術(shù)在30噸以下噸位工礦電機車的成功應(yīng)用意義深遠。 國外工礦電機車的應(yīng)用現(xiàn)狀：目前，在工礦電機車開發(fā)研究及產(chǎn)業(yè)化方面，美國、日本、德國處于領(lǐng)先地位，這些國家的產(chǎn)品在功率、容量、價格等方面各有各自的特點與優(yōu)勢幾乎占據(jù)了整個牽引電機車市場。近年來，國外在工礦電機電氣系統(tǒng)上已廣泛采用交流電傳動技術(shù)，其研究和開發(fā)水平日趨成熟，目前這一技術(shù)廣泛用于工業(yè)、煤炭、冶金、礦山等行業(yè)的運輸牽引系統(tǒng)，而且核心部件電子功率元件已從晶閘管發(fā)展到TO，IGBT以及IPM智能功率模塊等第三代產(chǎn)品；基于電氣系統(tǒng)控制技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已擴展到城市快速軌道運輸系統(tǒng)等，從而使交流電傳動電氣控制系統(tǒng)在軌道牽引上實現(xiàn)了全面普及。 國內(nèi)工礦電機車的應(yīng)用現(xiàn)狀目前國內(nèi)牽引用電機車運行環(huán)境通常比較惡劣，～是電網(wǎng)電壓波動大，架線線路高低不平，致使受電器跳動頻繁；二是鐵軌鋪設(shè)不是很平整，鐵軌的連接塊質(zhì)量欠佳，使得回饋線電阻增大；三是遠離變電站的地方電壓偏低，最低處甚至不到額定值的60％；四是無電區(qū)多，車斗的連接簡單，碰撞沖擊大。出于工作的特 殊環(huán)境，尤其是井下的窄軌道運輸，使電機奪．的啟動、制動頻繁，而且經(jīng)常超載，這些都對電機車的電氣系統(tǒng)提出了特殊的要求，即要求系統(tǒng)過載能力強，啟動力矩大，系統(tǒng)響應(yīng)快，對瞬時跳弓斷電有自適應(yīng)能力。國內(nèi)工礦電機車電氣控制系統(tǒng)大部分采用直流傳動技術(shù)，控制方式仍顯落后，近凡年電氣控制雖有改進，采用了可控硅技術(shù)，但因其可靠性差使用效果不佳而未得到全面推廣，尤其在窄軌牽引運輸領(lǐng)域交流電傳動電氣控制技術(shù)的應(yīng)用更是貧乏。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)迫切需要一種技術(shù)含量高、電氣控制性能優(yōu)越的新型工礦電機車以滿足工業(yè)，煤炭、冶金、隧道工程建設(shè)、礦山等窄軌運輸領(lǐng)域快速發(fā)展的需求。 綜上所述，國外窄軌工礦電機車及其配套電機、電控已具有較高技術(shù)水平，其值得關(guān)注的是其廣泛采用微機控制的交流傳動技術(shù)所具有的特點，給窄軌類型交流傳動礦用電機車賦予特有的生命力。而目前，我國窄軌工礦電機車仍處于供大于求的局面，國內(nèi)市場競爭十分激烈。國內(nèi)企業(yè)必須抓緊刨撅，打造著名品牌，打入國外市場，贏得一席之地。對于有條件的企業(yè)可預(yù)先作好技術(shù)貯備，一旦接到訂單就可采用模塊化結(jié)構(gòu)在較短時間內(nèi)組裝好，如期交貨。還可通過對舊車進行技術(shù)改造等措施，來拓展國內(nèi)、國外兩個市場。 三、課題主要內(nèi)容和要求 1、掌握變頻器及工礦電機車電氣控制系統(tǒng)的基本原理。 2、確定總體方案，完成總體設(shè)計與論證。 3、進行系統(tǒng)主電路設(shè)計及控制電路設(shè)計。 4、裝置的輸出非常便于調(diào)試和整定。 5、編制技術(shù)文件。 四、研究方法、步驟和措施： 1.研究方法 明確課題任務(wù)以及要求，收集相關(guān)的印刷機所需資料，掌握資料查詢方法，了解本課題的研究現(xiàn)狀，存在的問題及研究的工程意義。查閱相關(guān)資料，自學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，確定課題的總體方案，確定個人研究的重點，做好文獻綜述和開題報告，掌握變頻器及工礦電機車電氣控制系統(tǒng)的基本原理，進行系統(tǒng)主電路及控制電路的設(shè)計。 2.方案設(shè)計步驟 （1）首先通過網(wǎng)上、圖書館查找資料，進行電氣系統(tǒng)主電路的設(shè)計，主要是根據(jù)載重，功率，速度等，得出牽引曲線及牽引力的數(shù)據(jù)； （2）根據(jù)機車工作環(huán)境，由牽引力數(shù)據(jù)推算出牽引電動機功率等參數(shù)，選擇電動機； （3）進而完成電氣系統(tǒng)核心部分——牽引變頻調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、原理進行分析、設(shè)計及技術(shù)參數(shù)的計算及器件的選擇； （4）進行電氣系統(tǒng)其他器件的計算及選擇，完成對電壓、電流等等參數(shù)的測試； （5）根據(jù)測試結(jié)果，進行電氣主電路的設(shè)計； （6）根據(jù)變頻器的選擇及使用方法，進行控制電路的設(shè)計； 3.具體措施 （1） 明確設(shè)計任務(wù)和要求，收集設(shè)計資料，查閱有關(guān)文獻，了解本課題的研究現(xiàn)狀、存在問題、實際意義和發(fā)展前景，撰寫文獻綜述和開題報告。開題報告上傳到FTP； （2）將所收集方案對比，選擇并確定方案； （3）根據(jù)方案確定主系統(tǒng)圖； （4）根據(jù)主系統(tǒng)圖來做出控制電路； （5）將設(shè)計的結(jié)果進行仿真、調(diào)試和整定； （6）完成課題，編寫說明書。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責(zé)人： 年 月 日