矩阵式传动降低了运输系统的能耗

材料处理应用每年将节省约1500美元的电力，而不是将制动能量消耗为热量。设计更简单，需要更少的维护，有望节省其他成本。2016年春天，Maxam公司和安川美国公司为位于伊利诺伊州桑顿的Gallagher沥青公司开发了一种沥青运输系统。

运输系统是一个完全集成的沥青分配产品，旨在装载和均匀地分配沥青到各个装载筒仓。Gallagher沥青系统的电动运输车配备了一个8吨的高速物料输送船和充电存储船。

现有的200吨沥青储存筒仓被改造为沥青运输系统，取代了复杂的沥青材料输送机系统。5个40马力的输送系统和他们低效的电机被移除和消除运输系统。旧的拖板——传送带的钢地板——使用链条，这比改造后的系统需要更多的能量来加热传送带板。

传输系统使用了两个矩阵驱动器。一个驱动器操作60马力，多电机驱动车厢，另一个30马力驱动器操作转移船动力系统。主车厢有四个驱动电机，移动船(配料机)有两个附加电机。主车厢和船必须以完全相同的速度行驶。该系统的设计更节能，并提供一个更免维护，机械集成的配电系统。

该运输船自2016年2月以来一直在运行。占空比要求电机在约1.5秒内加速到全速。它们将以大约4秒的速度运行，然后在大约3.5秒的时间内下降到停止模式。在大约10秒内，系统重复这个过程。在快速停止时间内，运输电机的再生负载能量通常会被引导到交流驱动器的系统制动电阻，并作为热能消散。由于再生循环将发生在总占空比时间的20%左右，大量的能量将以热的形式损失。

矩阵交流驱动器由于其控制技术而适用于这种应用。它采用一个由9个双向开关组成的矩阵系统，将三相交流输入电压直接转换为三相交流输出电压。交流驱动拓扑结构消除了整流电路、直流平滑电路和这类应用通常需要的可选动态制动组件的需求。

该转换器使用所有三个输入相位的脉宽调制(PWM)开关来控制输出电压和输入电流，并提供再生电机控制操作。当车厢和船的发动机减速时，需要进行这种控制。这使得驱动器可以通过将电机的大修能量直接返回到Gallagher沥青的动力分配系统来节省能源。这比通过传统交流驱动器的动态制动选项将电机的再生能量作为热量释放要有效得多。

运输系统的电机控制中心(MCC)安装在室外额定外壳内。考虑有限的MCC面板空间、肮脏和潮湿的天气环境以及广泛的环境温度波动是这种电机控制解决方案的重要设计标准。MCC布线的复杂性是简单的直接交流到交流矩阵驱动器拓扑结构。布线需要很少的面板或现场安装劳动力。该驱动器提供三相电源输入和三相输出主电源接线。

主电机电源电路的元件数量从几个减少到一个。使用所选驱动器可使控制面板比具有动态制动模块和电阻解决方案的传统驱动器或传统交流驱动器再生电源的驱动器小约70%。Gallagher沥青公司申请了联邦爱迪生公用事业补助金，因为矩阵驱动提供了能源节约。

Gallagher的千瓦时成本是0.076美分/千瓦时。运营周期为8.5小时/工作日，平均每周5个工作日，全年运营时间为40周。大约20%的总运行时间花费在再生模式。这是340小时/年。假设每个电机在再生过程中都具有100%的制动扭矩，30马力驱动器的总电机负载将节省约500美元/年，60马力驱动器的总电机负载将节省约1000美元/年(基于0.076美元/千瓦时)，与使用常规交流驱动解决方案和动态制动电阻选项的标准和典型解决方案相比。

迈克•格兰特安川美国公司(Yaskawa America Inc.)是区域驱动专家。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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关键概念

• 矩阵驱动用于Gallagher沥青运输系统的改造，以降低能源和维护成本。
• 产业矩阵驱动器操作一个多电机驱动的车厢和转移船动力总成。
• 矩阵驱动降低了Gallagher沥青的能源和维护成本。

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