395BI电铲驱动功率系统（GTOIGBT）升级意义的分析-驱动功率.docx

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1、395BI电铲驱动功率系统（GTOIGBT）升级意义的分析|驱动功率(准格尔能源有限公司 设备修理中心，内蒙古 薛家湾 010300)摘 要： 文章列举了395BI电铲驱动功率系统由GTO升级到IGBT的好处，同时给出相应的对比分 析，解决了以前驱动功率系统故障率高、出动率差的问题。关键词：395BI电铲；驱动功率系统；IGBT；GTO中图分类号：TD422.2+1 文献标识码：A 文章编 号：10176921(2022)070185021 系统结构395BI电铲是美国BE公司生产的一种32m3单斗矿用挖掘机，它的电器限制系统采纳沟通变 频调速系统，通过变更输出电压的频率来调整各电机的转速（n

2、60f/p）达到限制速度的目 的。将6kV三相沟通电通入主变压器变成800V沟通电，经过可控硅整流后变成910V的直流电 ，然后通过GTO逆变变成三相频率可调的沟通电，从而拖动各部电机。该系统的系统结构如 图1。740)this.width=740 border=undefined2 问题与解决方法395BI电铲通过几年的运行，GTO变频系统故障率较高，配件消耗较大，大大影响设备的出动 率、成本增加、修理时间长。GTO变频限制驱动系统故障主要是GTO阻值不匹配造成的过流、 异音、报闸不开、总励磁不上、烧逆变器保险、烧续流二极管、烧缓冲二极管、烧GTO等， 为了解决这些问题，对395BI电铲驱动

3、部分升级改造，用IGBT代替GTO，IGBT是英文缩写，IG BT事实上是绝缘栅级场效应管。升级改造有3种方式：彻底进行改造，功率部分、整流部 分及与之相关的限制部分，全部变成与IGBT相配套的限制系统。只对可控硅整流、再生整 流系统和GTO功率驱动系统进行升级改造。只对由GTO组成的功率驱动部分进行改造，用IG BT代替GTO。自395BI电铲投入运用到现在，我们发觉由可控硅组成的整流和再生整流及其它限制部分故 障率较低，运行牢靠平稳，配件消耗量较低，因此公司确定，对395BI电铲由GTO组成的功率 驱动系统进行升级改造，就是用IGBT代替GTO，图2是改造后示意图如下：740)this.w

4、idth=740 border=undefined通过对驱动功率部分的升级改造，可以降低设备的故障率，削减修理时间，降低成本消耗， 使设备性能更趋于完善，提高设备的出动率。GTO逆变系统采纳了较好的爱护系统，如GTO过 流爱护采纳400A的保险，过压爱护采纳缓冲电路等，而IGBT则去掉这些爱护，只设置了一个 故障监测器，对其进 行监护，这样可以削减一些电器限制元件。IGBT与GTO各部分利用率：740)this.width=740 border=undefined从上图可以看出IGBT的利用率要比GTO利用率高许多，用IGBT驱动系统代替GTO驱动系统，可 以削减很多不心要的奢侈。去掉一些爱护

5、限制元件如下表：740)this.width=740 border=undefined由于爱护元器件的削减，必定造成由该部分元器件所引起的故障下降为零，配件更换的数量 下降，这样整机的故障率便会降低，缩短了故障检测时间，提高设备出动率。GTO与IGBT的开关特性，如下图： 740)this.width=740 border=undefinedGTO限制极限制其通断，须要一个很高的脉冲电流驱动，当限制极关断GTO时，释放出一个很 高的脉冲电流（1 000A），这个电流超过肯定时间，便会对电器限制系统的硬件结构造成一 定的损坏，增加故障率，而IGBT的通断限制极须要一个很小的电流40mA，因此IG

6、BT的关断不 会释放大的脉冲电流，不会对限制导通关断的硬件结构造成损坏。同时由于GTO导通关断电 流大，对阻值要求比较严格，这样就产生由于GTO阻值不匹配，引起的过流、异音、报闸不 开、总励磁不上、烧逆变器保险等故障，面IGBT的导通关断驱动电流小，这样对阻值的要求 比较低，从而很好的解决由于GTO阻值不匹配造成的难题。采纳IGBT限制，IGBT的特性曲线比GTO的特性曲线要平滑，驱动性能更牢靠。以回转驱动部 分为例如下图：740)this.width=740 border=undefined740)this.width=740 border=undefined通过上图可以看出IGBT速度特性

7、曲线比GTO速度特性曲线平滑，运行更平稳。3 结束语通过对395BI电铲驱动部分的改造，提高设备的出动率，缩短修理时间，降低了成本，提高 了设备的运用性能。参考文献1 李友善.自动限制原理(上、下册修订版)M.北京：国防工业出版社，11010 .2 刘豹.现代限制理论(第一版)M.北京：机械工业出版社，11013.3 西安交通高校工业电子学教研室M.电子技术基础(第三册)，11014.4 谢桂林.矿山电力拖动与限制(第1版)M. 北京：中国矿业高校出版社，1101 0. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页