0 导言
近年来，大型露天矿山中的装运设备的生产力逐年进步，首要体现在大型电气设备———电铲车上。
电铲车上的电气设备首要由提高、推压、行走和反转等部分组成，操控体系一般选用技能非常老练的直流驱动体系。但是，因为直流调速体系修理费用较高，且直流牵引电机在功率、速度和空间尺度方面遭到约束，基本上没有更大的潜力可挖。跟着沟通变频调速技能的日趋老练，依据矢量操控技能和直接转矩操控技能的调速体系以其广大的调速规模，较高的稳态转速精度、快速的动态呼应以及可四象限运转的功能位居沟通传动技能之首，其调速功能现已能够和直流调速体系相媲美。因而，将沟通调速体系引进到电铲车上，使其选用笼型感应电动机成为或许，然后使电控体系具有了速度更高、功率更大、牢靠性更强、功率更高和维护费用更低的长处。
1 电铲车电控体系的关键技能
将沟通调速体系使用于电铲车的电控体系中，须处理以下几个关键技能。
1)选用无速度传感器
的操控战略。因为电铲车作业在露天环境中，尘埃污染严峻，易掩盖和阻塞测速编码器，影响其正常作业。别的，电铲车作业进程中会发生很激烈的本身轰动，而激烈轰动将很有或许导致编码器的危害。
2)低频时能确保电机的满转矩输出，以防止低频时满负载工况下发生带不动负载的现象。
3)满负载时在空中制动泊车或再提高时，在不允许选用机械制动抱闸的情况下，提高和推压组织不会呈现下滑或溜车的现象。在电铲车作业进程中，每完结一次铲料—提高—反转—下放—卸料的进程，提高和推压组织就需要在空中制动泊车一次。若选用机械抱闸的制动办法来确保提高和推压结构的零速悬停，尽管可确保两组织不会呈现下滑或溜车的现象，但是频频的抱闸动作一方面会严峻缩短抱闸的运用周期，另一方面抱闸的翻开和闭合所需的延时极大地约束了电铲车的作业功率，一起抱闸与变频器加减速时间的合作不妥还会引起溜车或变频器堵转跳闸的现象。
4)对再生制动能量的处理有必要敏捷牢靠。
5)电铲车行走组织和反转组织因为选用同一套操控体系，二者的切换有必要快速牢靠。
在上述的几项关键技能中，尤以无传感器技能和零速满转矩技能最为重要，它关于确保电铲车安全牢靠的作业起着无足轻重的效果。
2 技能计划
依据现在比较老练的高功能的沟通调速技能，有矢量操控技能和直接转矩操控技能两种计划可供挑选，这两种技能计划都能够较好地处理电铲车的技能难，但是直接转矩操控技能因为所选用的依据定子磁场定向的操控办法，故不需要在电机轴端设备测速编码器来反应转子方位信号，并且仍能完成高精度的动静态速度和力矩操控。别的，直接转矩操控是对转矩的直接操控，故对负载的改变呼应敏捷，可完成快速的进程操控，一起又具有较高的过载才能和200豫的起动转矩。依据直接转矩操控技能能够彻底满意电铲车的关键技能要求，故在这里选用以直接转矩操控技能为中心的沟通调速设备。
2.1 直接转矩操控原理
沟通异步电动机直接转矩操控理论由德国鲁尔大学Depenbrock 教授初次提出，后通过ABB 公司10多年的逐步完善以及产品化，直接转矩操控技能已成为当今沟通传动的最先进的操控办法之一。
直接转矩操控技能是在变频器内部建立了一个沟通异步电动机的软件数学模型，依据实测的直流母线电压、开关状况和电流核算出一组精确的电机转矩和定子磁通实践值，并将这些参数值直接使用于操控输出单元的开关状况，变频器的每一次开关状况都是独自确认的，这意味着能够发生最佳的开关组兼并对负载改变做出快速的转矩呼应，并将转矩呼应约束在一拍以内，且无超调，真实完成了对电动机转矩和转速的实时操控。操控原理图如图1 所示。
2.2 无测速传感器及零速满转矩
矢量操控技能和直接转矩操控技能在有测速传感器条件下的操控精度相差无几，大约为额外转速的依0.01豫。但是，矢量操控技能的调速精度尤其是在零速邻近对测速传感器的依赖性较强，当传感器失效时，其操控精度大为下降，只要额外转速的依1%~3豫，很难确保电机零速时输出满转矩的特性，然后呈现提高和推压组织在零速时有下滑或溜车的现象。为了防止这一现象，实践使用中可选用加转速偏置的办法，虽在必定程度上可处理这一问题，但是偏置量的过大或过小都会引起两个组织的缓慢上升或下滑。
选用直接转矩操控技能则不会存在上述问题。一方面因为其选用依据定子磁场定向的电机模型，不需要测速传感器检测转子的方位，对测速传感器的依赖性不强，即便没有传感器仍能够有很高的调速精度，可达额外转速的依0.1%~0.5豫，故在零速邻近仍能够保持满转矩的输出，确保提高和推压组织完成零速悬停。另一方面，依据无速度传感器的操控原理，定子磁链由电压模型核算得出，转子磁链追r为
由式(5)可知电机转速精度与定子磁链的精确性关系密切。由电压模型得到的定子磁链在低速时遭到定子电阻压降的影响，预算的磁链值精确性下降，因而得到的转速精度也随之下降。为此，在无速度传感器的条件下，为了确保全速规模内转速的预算精度，当电机转速小于额外转速的10豫，负载转矩大于额外转矩的30豫时，ABB 变频器ACS800 系列选用了FS-method(Flux Stabilizer)的操控战略，即高于额外转速的10豫时选用依据电压模型的转速预算值，低于额外转速的10豫时选用依据电流模型的转速预算值，克服了低速下由电压模型预算的转速不精确的缺点，然后确保了电动机不仅在电动状况并且在发电状况都具有零速满转矩的特性，最大转矩输出可达额外转矩的200豫。
