【摘 要】930E卡車是煤礦生產(chǎn)的主要運輸設(shè)備，承載著重要的生產(chǎn)任務(wù)。同時，由于變頻系統(tǒng)故障存在誘發(fā)因素多、故障難以定點、故障排查時間長等特點，出現(xiàn)驅(qū)動故障時會引起長時間停車狀況，影響車輛整體出動率。本文以電動輪卡車的主要驅(qū)動系統(tǒng)元器件進行敘述，對930E交流電動輪卡車在運行過程中出現(xiàn)的驅(qū)動故障的原因及原理做詳細分析。

【關(guān)鍵詞】綜合控制盤；電動輪

1.930E卡車的工作原理

930E礦用自卸卡車是目前大型露天礦山的主要運輸工具，承擔著礦山開采中主要的運輸任務(wù)。它采用交-直-交電傳動系統(tǒng)。交流發(fā)電機發(fā)出三相交流電，經(jīng)過硅整流器整流變成直流電以后，再經(jīng)過逆變器，直流電變成可變頻率的三相交流電，以供給各個牽引電機使用。逆變后的三相交流電的頻率根據(jù)需要是可控制的。這就是目前AC型礦用車的傳動方式[1]。

930E電動卡車主要由發(fā)動機、發(fā)電機（與發(fā)動機同軸，帶冷卻風機）、輪馬達、電阻柵和電阻柵風機等幾個部分構(gòu)成，其主回路簡圖見圖。

2.930E卡車變頻系統(tǒng)故障分析

930E電動交流卡車采用GE INVERTEXTM控制系統(tǒng)，該交流變頻控制系統(tǒng)中的變頻器使用的是IGBT元器件 ，相對于GTO速度塊、成本低，安全可靠，IGBT根據(jù)變化的頻率在開和關(guān)之間切換，產(chǎn)生一個來自DC供電的AC電源信號，該AC電源信號為一個可變電壓、可變頻率信號。

2.1 ICP（綜合控制盤）

GE INVERTEXTM控制系統(tǒng)的核心部件是ICP（綜合控制盤）。ICP盤內(nèi)裝有系統(tǒng)的控制卡件，其內(nèi)部包括四個獨立的控制器：PSC（牽引系統(tǒng)控制器）、TCI（卡車控制接口）、TMC1（1#電動輪控制器）、TMC2（2#電動輪控制器）。

PSC是系統(tǒng)中最主要的控制器。它向TMC和卡車控制接口發(fā)出控制指令。TCI提供卡車和司機的人機界面。TCI對DID進行控制，并獲取系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。TMC1控制1#變頻器，調(diào)節(jié)左側(cè)電動輪的功率輸出。FODC1（1#光纖驅(qū)動卡）為TMC1和1#變頻器提供光纖接口。1#變頻器包括兩個并聯(lián)的逆變橋，分別為逆變橋11和逆變橋12。TMC2控制2#變頻器，調(diào)節(jié)左側(cè)電動輪的功率輸出。FODC2（2#光纖驅(qū)動卡）為TMC2和2#變頻器提供光纖接口。2#變頻器包括兩個并聯(lián)的逆變橋，分別為逆變橋21和逆變橋22。

TMC（電動輪控制器）是逆變器的核心控制元件。930E交流電動輪卡車左右逆變器各有一個TMC。TMC通過光纖通信，向A/B/C 三相相位模塊的門驅(qū)動板發(fā)送IGBT導通信號，并接收上述門驅(qū)動板經(jīng)光纖發(fā)送的反饋信號；通過串口通信連接，TMC與電動輪卡車的PSC互相通信，出現(xiàn)相應(yīng)的驅(qū)動故障時，TMC向PSC發(fā)送反饋信號，由PSC進行故障報警；TMC也接收直流回路電壓互感器的反饋信號和電動輪A相、B相和C相的電流互感器反饋信號；同時，TMC也接收并運算來自電動輪速度傳感器的反饋信號。相位模塊內(nèi)部出現(xiàn)問題時，門驅(qū)動板反饋信號異常。當TMC檢測到門驅(qū)動板信號反饋異常時，會向PSC報警。此時出現(xiàn)的驅(qū)動故障代碼一般為A/B/C相柵極故障，此類驅(qū)動故障將在第二部分的相位模塊內(nèi)容中具體說明。當TMC通過直流回路電壓互感器的反饋信號檢測到直流回路電壓小于600V時或者當直流回路電壓大于1500V時，系統(tǒng)會觸發(fā)輔助逆變器故障；盡管電壓互感器屬于直流回路部分，但互感器反饋信號是發(fā)送至TMC的。因此這些故障也被劃分為驅(qū)動系統(tǒng)故障。

2.2 電動輪

電動輪是驅(qū)動系統(tǒng)的最終執(zhí)行元件。從近年現(xiàn)場實際維修情況來看，電動輪故障在所有類別的驅(qū)動故障中所占比例相對TMC和相位模塊較低，但是電動輪出現(xiàn)故障時，處理時間長，處理程序較為繁雜。經(jīng)逆變器的可變頻三相交流電驅(qū)動電動輪，電動輪轉(zhuǎn)子軸上過盈配合有速度傳感器磁環(huán)，磁環(huán)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，速度傳感器上的磁力頭感知磁環(huán)磁力變化，從而將信號反饋至TMC。若電動輪定子內(nèi)部某一相的繞阻短路，通過該相的電流增大，則通過電流互感器的反饋以及TMC的運算，系統(tǒng)將觸發(fā)該相的“過流故障”和“硬件過流故障”。當出現(xiàn)此類驅(qū)動故障時，在現(xiàn)場需使用電橋檢測電動輪三相繞阻阻值是否均衡，若阻值存在異常，則必須拆解電動輪修復定子繞阻?？ㄜ囌＿\行過程中，TMC接收速度傳感器發(fā)送的反饋信號，通過方波以及脈寬調(diào)制PWM 對電動輪輪速以及扭力進行控制；當速度傳感器出現(xiàn)故障時，速度傳感器發(fā)送至TMC的反饋信號出現(xiàn)異常。TMC對電動輪的輪速和力矩調(diào)節(jié)異常，逆變器電流輸出超出正常范圍，導致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異常，這樣就出現(xiàn)了左右電動輪轉(zhuǎn)速不匹配，卡車兩后輪拖滯擺動現(xiàn)象；同時，由于逆變器輸出電流超常，系統(tǒng)將觸發(fā)驅(qū)動故障，故障子碼顯示為A/B/C 某一相“重復過載”以及“大扭力超時”故障。同理，當速度傳感器磁環(huán)出現(xiàn)異常時，也會出現(xiàn)同樣的故障現(xiàn)象。

3.結(jié)論

本文詳細分析了導致930E電動輪卡車變頻系統(tǒng)故障的原因及原理，從而可以找到快速高效的解決方法，故障發(fā)生而導致部件的損壞頻率得到了控制，降低了配件損耗，節(jié)約了維修成本，并提高了卡車出動率。

【參考文獻】

[1]袁瑜.大型礦用卡車動力傳動系統(tǒng)漫談[J].礦業(yè)裝備，2013，11：84-88.

[2]狄瑞.淺談現(xiàn)代礦用卡車電傳動控制系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2013，01：185-186.

[3]胡圣堯，關(guān)靜.模擬電路應(yīng)用設(shè)計[M].北京：科學出版社，2009.