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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：1007—6921(2009)07—0185—02
1 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，它的电器控制系统采用交流变 频调速系统，通过改变输出电压的频率来调整各电机的转速（n＝60f/p）达到控制速度的目 的。将6kV三相交流电通入主变压器变成800V交流电，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交流电，从而拖动各部电机。该系统的系统结构如 图1。
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2 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、维修时间长。GTO变频控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电铲驱动部分升级改造，用IGBT代替GTO，IGBT是英文缩写，IG BT实际上是绝缘栅级场效应管。升级改造有3种方式：①彻底进行改造，功率部分、整流部 分及与之相关的控制部分，全部变成与IGBT相配套的控制系统。②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。③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电铲投入使用到现在，我们发现由可控硅组成的整流和再生整流及其它控制部分故 障率较低，运行可靠平稳，配件消耗量较低，因此公司决定，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：
通过对驱动功率部分的升级改造，可以降低设备的故障率，减少维修时间，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逆变系统采用了较好的保护系统，如GTO过 流保护采用400A的保险，过压保护采用缓冲电路等，而IGBT则去掉这些保护，只设置了一个 故障监测器，对其进
行监护，这样可以减少一些电器控制元件。IGBT与GTO各部分利用率：
从上图可以看出IGBT的利用率要比GTO利用率高很多，用IGBT驱动系统代替GTO驱动系统，可 以减少许多不心要的浪费。去掉一些保护控制元件如下表：
由于保护元器件的减少，必然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：
GTO控制极控制其通断，需要一个很高的脉冲电流驱动，当控制极关断GTO时，释放出一个很 高的脉冲电流（1 000A），这个电流超过一定时间，便会对电器控制系统的硬件结构造成一 定的损坏，增加故障率，而IGBT的通断控制极需要一个很小的电流40mA，因此IGBT的关断不 会释放大的脉冲电流，不会对控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。
采用IGBT控制，IGBT的特性曲线比GTO的特性曲线要平滑，驱动性能更可靠。以回转驱动部 分为例如下图：
通过上图可以看出IGBT速度特性曲线比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，缩短维修时间，降低了成本，提高 了设备的使用性能。［参考文献］
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