2.2發動機控制器
發動機控制器采用的是脈沖寬度調制方式對礦用電力無軌膠輪車發動機進行控制,同開關電源啟動一樣會產生很大的高頻脈沖信號,其具有很大的du/(dt)。當邏輯電路給驅動電機提供一個高電平的控制信號時,半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為0,即當邏輯電路給驅動電壓提供一個低電平的控制信號時,半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為Ud,當發動機控制器不斷動作,必然會伴隨一個瞬時的上升和下降時間,集電極和發射極之間就會形成一個近似梯形的脈沖電壓,如圖2所示,梯形波電壓幅值越大即集電極和發射極之間幅頻特性的幅值越大,當控制器件產生較大的du/(dt)時,通過電纜中的寄生電容產生共模干擾電流,ic(t)=Cdudt該共模干擾產生電磁干擾在頻率一般分布在幾千赫茲到約三十兆赫茲之間。
2.3發動機
目前礦用電力無軌膠輪車的主要動力為ISG電機,該種電機的電流幅值和頻率隨著路況、車速以及輸出功率頻繁變化,其電機轉速與三向電流頻率之間的關系為:(1)P為ISG電機對數,通常電機對數為4;礦用電力無軌膠輪車啟動階段電機轉速約為700~900r/min,在機車不同工況行駛階段電機轉速約為900~3500r/min,其中任一相電流A的表達式為:f(t)=f(t+kT)(2)傅里葉級數展開為:式中第一項為直流分量,第二項以后為基波分量和其他高次諧波。隨著工況及車載電源的不同,礦用電動機車電源輸入端的電流通常在60A~200A之間變化,頻率范圍在45~200Hz之間,同時根據式(3)諧波電流的幅值隨諧波次數疊加而快速減小,因此6次以后的諧波對周圍電磁輻射可基本忽略,所以礦用電動機車發動機及相應的動力電纜上產生的主要是低頻電磁干擾[6]。
3電磁干擾解決方案
各種可能產生電磁場的設備對周圍形成的干擾都需要具備三個要素:干擾源、干擾傳播路徑和易被干擾的敏感設備,這三個要素任何一個要素得到抑制,整個電磁兼容效果都會得到改善。由于煤礦井下生產特殊環境的限制,在相對狹小封閉的空間內有大量的高壓電氣和變頻器設備并且在現有技術水平下不會有太大改變,所以只能接受外部干擾源的客觀存在,而解決干擾的方式就是通過結構、材料、電氣電路等的改進削弱干擾的傳播途徑和加強對敏感設備的保護,同時抑制自身內部的干擾源的產生。
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