針對目前礦用電力機車動力電源本身產生較強的電磁輻射,對周圍環境造成較為嚴重的電磁干擾,同時由于所處現場環境多種電磁干擾也會對電力機車和蓄電池管理系統可靠運行造成隱患,在實驗室模擬工況和現場多種工況下提取電力機車用開關電源、發動機控制器和機車發動機等主要干擾源電磁輻射特征,結合已有煤礦井下電磁干擾的產生機理和干擾特性的研究結果,分別制定出相應的抗干擾方案。通過相關方法的研究提高煤礦井下車載電源對周圍電磁環境的抗干擾能力,為豐富提高礦用電力機車的電磁兼容性、抗干擾能力和進一步完善相關行業標準提供理論依據。
前言
隨著鉛酸電池在煤礦的停止使用,在礦業領域以鋰離子蓄電池為動力的機車也成為礦用機車發展的唯一方向。隨著2012年5月相關標準的頒布,部分產品在煤礦的實際應用中發現礦用電動車和車載設備都存在比較嚴重電磁干擾。而鋰離子蓄電池本身在使用過程中存在爆炸、自燃等風險需要電池管理系統對鋰離子蓄電池進行實時管控,因此提高礦用車載鋰離子蓄電池電源和與之關聯的動力裝置的整體抗電磁干擾能力,對煤礦井下安全生產具有極為重要的意義[1-2]。本文針對在煤礦井下電磁環境復雜條件下,為礦用動力機車電動力系統可靠運行,采取相應的改進措施。
1礦用動力機車電動力系統組成
礦用機車動力系統主要包括:鋰離子蓄電池組、集成發動機啟動器、發動機、礦用電池管理系統(BMS),直流開關電源(DC-DC),如圖1所示。電力機車用開關電源本身就是一個大的電磁干擾源,同時煤礦井下環境相對封閉,也充滿了各種高壓電氣設備和變頻器設備,各種輻射的疊加,造成了較為復雜的電磁環境。通過對礦用電力機車的一種———無軌膠輪車各部件單獨工作狀態的測試分析發現,開關電源和驅動電機為環境的主要干擾源,而電池管理系統主要負責整個系統的動力和對電池的安全管理,是最需要進行電磁保護的模塊[3-4]。
2井下電磁干擾分析
2.1開關電源的干擾機理
礦用電力無軌膠輪車開關電源的主要干擾方式為:高頻電流回路中容易產生極大的di/(dt),形成浪涌電流,誘發磁場輻射源對空間形成磁場輻射;各級電壓變化的節點,特別在車輛啟停和突然加速階段會產生極高的du/(dt),整個電路中以傳導的方式對電池管理系統造成干擾并對周圍環境進行輻射干擾[5]。
發表評論 |