針對目前礦用電力機(jī)車動力電源本身產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射,對周圍環(huán)境造成較為嚴(yán)重的電磁干擾,同時由于所處現(xiàn)場環(huán)境多種電磁干擾也會對電力機(jī)車和蓄電池管理系統(tǒng)可靠運行造成隱患,在實驗室模擬工況和現(xiàn)場多種工況下提取電力機(jī)車用開關(guān)電源、發(fā)動機(jī)控制器和機(jī)車發(fā)動機(jī)等主要干擾源電磁輻射特征,結(jié)合已有煤礦井下電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理和干擾特性的研究結(jié)果,分別制定出相應(yīng)的抗干擾方案。通過相關(guān)方法的研究提高煤礦井下車載電源對周圍電磁環(huán)境的抗干擾能力,為豐富提高礦用電力機(jī)車的電磁兼容性、抗干擾能力和進(jìn)一步完善相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。
前言
隨著鉛酸電池在煤礦的停止使用,在礦業(yè)領(lǐng)域以鋰離子蓄電池為動力的機(jī)車也成為礦用機(jī)車發(fā)展的唯一方向。隨著2012年5月相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布,部分產(chǎn)品在煤礦的實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)礦用電動車和車載設(shè)備都存在比較嚴(yán)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(fēng)險需要電池管理系統(tǒng)對鋰離子蓄電池進(jìn)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(guān)聯(lián)的動力裝置的整體抗電磁干擾能力,對煤礦井下安全生產(chǎn)具有極為重要的意義[1-2]。本文針對在煤礦井下電磁環(huán)境復(fù)雜條件下,為礦用動力機(jī)車電動力系統(tǒng)可靠運行,采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。
1礦用動力機(jī)車電動力系統(tǒng)組成
礦用機(jī)車動力系統(tǒng)主要包括:鋰離子蓄電池組、集成發(fā)動機(jī)啟動器、發(fā)動機(jī)、礦用電池管理系統(tǒng)(BMS),直流開關(guān)電源(DC-DC),如圖1所示。電力機(jī)車用開關(guān)電源本身就是一個大的電磁干擾源,同時煤礦井下環(huán)境相對封閉,也充滿了各種高壓電氣設(shè)備和變頻器設(shè)備,各種輻射的疊加,造成了較為復(fù)雜的電磁環(huán)境。通過對礦用電力機(jī)車的一種———無軌膠輪車各部件單獨工作狀態(tài)的測試分析發(fā)現(xiàn),開關(guān)電源和驅(qū)動電機(jī)為環(huán)境的主要干擾源,而電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的動力和對電池的安全管理,是最需要進(jìn)行電磁保護(hù)的模塊[3-4]。
2井下電磁干擾分析
2.1開關(guān)電源的干擾機(jī)理
礦用電力無軌膠輪車開關(guān)電源的主要干擾方式為:高頻電流回路中容易產(chǎn)生極大的di/(dt),形成浪涌電流,誘發(fā)磁場輻射源對空間形成磁場輻射;各級電壓變化的節(jié)點,特別在車輛啟停和突然加速階段會產(chǎn)生極高的du/(dt),整個電路中以傳導(dǎo)的方式對電池管理系統(tǒng)造成干擾并對周圍環(huán)境進(jìn)行輻射干擾[5]。
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