①系统组成。经改造的系统，原有的直流调阻系统 DTC 变频调速器所取代，三相交流

异步电动机代替了原有的直流电动机。

②系统原理。DTC 变频调速技术，是通过空间电压矢

量

PWM 直接控制磁链和转矩，确定逆变器的开关状态来实现的。异步电动机的转矩同逆变

器输出电压矢量控制逆变器的开关策略通过开关信号选择单元给出，电动机的定子电流、母
线电压同检测单元测出后经坐标变换器变换到模型所用的

d-P 坐标系下，再与转速信号一

起作为电动机模型的输入，计算出磁链、转矩；将模型磁链幅值、转速值和转矩值与设定的
输入量作比照后分别送至相应的调节器，经两点式调节输出相应的磁链和转矩开关量，这
个量作为开关信号选择单元输入，以选择适当开关状态来完成直接转矩控制。它完全能够使
三相鼠笼异步电动机达到和超过直流电动机的起动转矩零转速满转矩起动，转矩可达到
150%以上，最大转矩为 200%，可满足电机车在低速时的最大起动牵引力，使机车强劲有
力，是目前最先进的交流异步电机的控制方式。这对井下环境恶省，轨道转弯多、弧度小非
常有力。改造后的交流变频调速电机车采用结构简单、性能可靠的三相鼠笼异步电动机和节
电显著的以英威腾

GD300-22G 变频调速器为主机的控制系统，与原有的电机车控制系统相

比，具有牵引力大、运能高；安全性、操控性、舒适性大幅提高；维护费用低、无故障运行时
间长；节能效果显著四大优点。新系统使机车牵引力可提高

150-200%，实现无级调速，节

能效果显著。

3 吨交流牵引力电机车改造完毕后，可达到 5 吨直流牵引力电机车的牵引力并

实行节能与安全制动兼顾，节电效果比原配置直流系统高

25-35%。 　　5 直流电阻调速电

机车与交流牵引变频调速电机车比较

 

　　

①司控器部分易损部件：司控器部分的年维修费用： 2000 元/年。相比较：交流变频电

机车，则没有这方面的维修量，节省了这方面的维修费用。

②直流电机部分易损部件：直流

电机部分的年维修费用：在

1.5 万元～2 万元（包括大修转子）。相比较：交流变频电机车，

交流电机的维修费用很小、维修量也小、使用寿命长、与直流电机比较价格低。

③调速电阻器 

直流电阻调速电机车制动部分年维修费用：（

180×4）×6+700=5020 元。相比较：交流变频

调速电机车采用再生制动，基本不用手动制动。可以节省下这部分费用。

 

　　

6 交流变频调速电机车与直流电机车相比较显著特点是节省能耗 

　　

①由于交流变频调速电机车采用的是 DTC 直接转矩控制，而电阻调速电机车利用（加、

甩）电阻耗能进行调速，所以电阻调速电机车比交流变频调速电机车能耗要大

35%左右。

②

交流变频调速电机车启动力矩大（可达到

300%），直流电阻调速电机车启动力矩小（最高

只能达到

180%）。

③交流变频调速电机车在上坡道可以任意停车再启动运行，下坡道可以

设定任意速度行驶，避免了飞车。变频调速电机车可以在

60

‰的坡道上运行，而电阻调速

直流电机车只能在小于

11

‰的坡道上运行。④直流电阻调速电机车，尤其在频繁启动（加、

甩电阻换档）时，架线上的电能都在电阻上发热白白消耗掉了，而采用

DTC 控制的交流变

频调速电机车则不存在这个问题。

⑤从牵引力方面比较：电阻调速直流电机车特性软，交流

变频调速电机车特性硬，相同黏着条件下直流牵引电机车牵引力小。

 

　　

7 结论 

　　

①每台直流电阻调速电机车每年的耗材及维修费用大约是 25000 元（包括更换直流电

机转子）。采用交流变频调速电机车节约电费大约

50600 元/年。

②与直流电机车相比较，采

用交流变频调速电机车。每年每台机车可以节约综合费用大约

6 万元左右。如果改造一台七

吨电机车一次投资的费用一年半便可收回。

 

　　参考文献：

 

　　

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[2]周春志.变频调速装置在煤矿生产中的应用研究[J].价值工程，2011（07）. 

　　

[3]高露英.论变频调速异步电动机的研究与设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），

2011（01）.