[发明专利]采矿车辆和用于启动采矿车辆的AC电动机的方法

说明书

本发明涉及采矿车辆和用于启动采矿车辆的AC电动机的方法。为了启动采矿车辆(300)的AC电动机(104)，首先利用由采矿车辆(300)的车载的用电池供电的逆变器(102)提供的第二AC电压将该AC电动机加速(501)到第一速度。将来自外部电网(203)的第一AC电压的相位与所述第二AC电压的相位进行比较。如果在第一和第二AC电压之间的相位差大于预定极限，则改变所述逆变器(102)旋转所述AC电动机(104)的速度。如果在所述第一和第二AC电压的所述相位之间的所述差小于所述预定极限，则作出从利用第二AC电压旋转AC电动机(104)到利用第一AC电压旋转AC电动机(104)的改变(504、505)。

技术领域

本发明总体上涉及电动采矿车辆的技术领域。特别地，本发明涉及启动采矿车辆的AC电动机的任务，从而能够最小化或避免外部电网的过度负载。

背景技术

传统上，诸如钻机、挖掘机、装载机、卡车等的采矿车辆由它们自己的内燃机提供动力。近来，发展趋势已经朝向包括有大功率的电动机的电动采矿车辆发展，该电动机既可以由采矿车辆携带的电池供电，也可以由外部电网供电。电动采矿车辆的优点包括，例如，噪声更小、废气更少、废热更少，并且现场燃料分配的要求更少。

作为示例，可以考虑电驱动钻机。这种钻机用附图标记100在图1中概略地示出。该钻机包括电池101、逆变器102、开关块103和主电动机104。控制计算机105被配置成至少控制逆变器102和开关块103，外部电网连接器106也被连接于此。

由钻机100的主电动机104产生的动力能够被引导以运行钻探致动器的液压泵或者移动车辆。也能够具有用于钻探和移动的单独的电动机。通常，当钻机100在隧道的末端处就位时，电动机104的动力被用于钻探。当孔准备好被装填和爆破时，电动机104停止一段时间，该时间用于将动力重定向到使钻机100的轮子或履带移动的驱动机构。然后，电动机104被再次启动以将钻机100驱动到安全位置，以等待装填物爆破并清除爆破的石头。

电驱动钻机100的电池101通常不够大以至于不能单独供应长时间的钻探所需的全部电力。替代地，对于当电驱动钻机100从一个地方移动到另一个地方的时间段之外的所有其它时间段，电驱动钻机100通常都与现场的电网耦接。

众所周知，大功率的电动机的启动是一个可能的问题源，其原因是所谓的浪涌电流。在启动时的短时间段期间，电动机可能会吸收比电动机在正常操作期间吸收的稳态电流显著更高的电流。

图2概略地示意了根据现有技术在启动电动机104时起作用的一些部件。开关201和202属于图1中的开关块103。概率地示出了外部电网203，并且在电网中和在钻机100内均存在过载断路器204和205。启动电动机104的典型方法可以包括保持开关202闭合并保持开关201断开，并利用从电池101通过逆变器102获取的电力对电动机104进行所谓的预加速。一旦电动机104旋转得足够快，开关202便被断开并且开关201闭合。这样，电网203不需要在任何长的时间段内提供大量的浪涌电流，因为它仅在电动机104已经旋转时才起作用。

然而，已经显示出难以使外部电网203平稳地接管电动机104的驱动。例如，在较老的矿井中，电网203的尺寸可以被设计成用于如此小的最大电流，以至当尝试上述类型的电动机启动程序时，电网的过载断路器204会跳闸。

现有技术文献EP 3 037 297 A1公开了一种电驱动采矿车辆，其中由电力电子设备供应的无功电流量和用于对辅助能量源进行充电或放电的有效充电电流量关于供应线缆的最大电流值而受到控制。

现有技术文献US 2012/298004 A1公开了一种电驱动采矿车辆，其具有用于操作主要功能的一个电动机和用于操作辅助功能的另一个电动机。另外，该车辆包括发电辅助单元，能够从该发电辅助单元向任何电动机供应电力。

发明内容