专利名称：用于冷却采矿机器功率电子设备的系统和方法
相关申请的交叉引用本申请要求2004年5月27日提交的未决的美国临时专利申请序列号No.60/574,958(代理标签No.2004P08956US)，2004年5月27日提交的未决的美国临时专利申请序列号No.60/574,959(代理标签No.2004P08957US)，以及2004年7月30日提交的未决的美国临时专利申请序列号No.60/592,547(代理标签No.2004P13018US)的优先权，并且在此整体引入作为参考。
背景技术：
象大型越野矿用卡车以及挖掘机(例如挖土机，拉索式挖掘机，等)这样的采矿设备可以使用相对大的交流和/或直流电动机来移动该设备和/或移动材料。这些电动机可包括推进电动机，提升电动机，摇摆电动机，和/或群集电动机。这些电动机可由传统的直流或交流电驱动系统来供电。这些系统可包括大尺寸和/或重量的磁元件，例如变压器、滤波器、电抗器等等。
采矿设备最初可从内燃机得到能量，该内燃机机械耦合到交流发电机上。该交流发电机例如可提供交流信号到辅助装置上。该交流发电机可提供交流信号到具有不同结构和原理的电气系统上。电气耦合到该交流发电机上的辅助载荷的工作频可以为约60Hz。
电气系统可以影响该机器内燃机的空转速度(idle speed)。满足辅助装置功率要求有时可以包括维持最小发动机速度在其他可能的值之上。例如，传统的驱动系统可以使得空转速度在约1000转每分(RPM)之上，从而充分地给大型矿用卡车中的辅助装置供电。空转转速增加可过多地使用燃料，或者使得柴油机的维护费用更高，从而使得卡车的运行成本更高。因此，需要给辅助系统有效供电的系统和/或方法。
这些机器可以采用能产生大量热的高功率牵引驱动系统。结果是，需要有效冷却的系统。可以在这些机器上采用空气冷却，其中采用鼓风机将大量的空气移动，以冷却诸如逆变器功率模块和牵引电动机等组件。传统的空气冷却系统的局限性包括功率密度有限和/或空间占地面积(footprint)相对较大。因此，需要一种冷却系统，其能够提供更大的功率密度和/或具有远小于传统空气冷却牵引系统的轨迹。
发明内容
特定的示例性实施例可包括一种系统，所述系统包括机械耦合到交流发电机上的内燃机。该交流发电机可电气耦合到整流器上，其中整流器用来从该交流发电机上接收第一交流信号。该整流器可电气耦合到直流母线上，并且可以提供直流信号给该直流母线。该系统包括电气耦合到直流母线的逆变器。该逆变器用来给牵引电动机和/或辅助装置提供第二交流信号。
参考附图，通过下面详细的描述将更加容易理解可能实施方式的宽广变化，其中图1是能量管理系统1000的示例性实施例的框图；图2是能量管理系统2000的示例性实施例的框图；图3是能量管理系统3000的示例性实施例的框图；图4是能量管理系统4000的示例性实施例的框图；图5是散热系统5000的示例性实施例的框图；图6是逆变器电路6000的示例性实施例的框图；图7是与逆变器电路相关的一组示意性矢量7000的图表；图8是通过空间矢量调制产生的示意性相电压波形；图9是水冷式IGBT控制框9000的示例性实施例的框图；图10是水冷式IGBT控制框10000的示例性实施例的框图；图11是牵引电动机11000的示例性实施例的框图；图12是能量管理方法12000的示例性实施例的框图；以及图13是信息装置13000的示例性实施例的框图。
定义本文中使用下面的术语时，应用所附的定义
一个—至少一个。
有源的—采用晶体管、集成电路和/或真空管以在电源上进行动作的电路和/或器件。
有源前端—自整流、有效控制线转换器；自整流横进/再生反馈单元。
动作(activity)—执行功能。
用来—使得用来和/或用来特定用途和/或状况。
交流电流(AC)—以规定间隔在电路中反向的电流。
交流发电机—用来将机械能转换成电能的器件。为了进行这种应用，术语“交流发电机”还包括发电机。
装置—用于特定目的的装置和/或器件。
近似的—几乎相同。
自动的—通过信息装置以与用户影响和/或控制基本无关的方式进行的。
辅助装置—与车辆相关的非供电轮列装置，例如风扇、鼓风机、风挡刮水器、空调、加热器、和/或泵，等。
辅助供电系统—用来将电功率传送到辅助装置上的多个电气耦合组件。
母线—在至少两个电路之间形成共同连接的电导体。
能—在至少某些实施例中能够。
包括—包括但不局限于。
恒定—连续出现；不变；和/或不改变。
连续—在时间、顺序、材质、和/或广度上不间断。
控制—进行授权和/或控制影响；指导；调节到需求；和/或调节。
转换—变换。
冷却—将热能转移掉。
冷却流体—用来将热能转移的流体。
校正—改为更想要的值。
耦合—将两物联接、连接、和/或链接在一起。
可耦合的—用来连接的。
群集—按压、填充、和/或强迫紧紧在一起。
直流斩波器—用来将未调制的直流电压进行调制的装置。
限定—确定外形、形式和/或结构。
减载运行—降低电气装置的额定电气容量。
直流电流(DC)—非交流电流。
双定子绕组—在每一极上具有两个单独的绕组的电动机、发电机、涡轮机或其他工作电机的固定部分。转子环绕定子。这两个绕组中的每个绕组用来从单个逆变器接收功率。
拖曳—使沿着表面拖拉。
拉索式挖掘机—用在表面采矿以去掉覆盖层(岩石和土层)的大型挖土机。典型的拉索式挖掘机将线状吊桶拉出很大距离，通过在地面上利用第二线绳(或者链子)向其本身拉该吊桶而收集挖土材料，提升该吊桶，并且将该材料倾倒在废土堆上、漏斗中、和/或堆上，等等。
驱动—通过其传输功率的装置。
占空比—系统在执行其功能中实际使用的时间段；直流电压基本不为零的时间百分比。
电气的—由电提供功率的。
电气耦合的—物体连接或者链接以便其中出现电流的。
励磁—通过施加电流到交流发电机定子上而引起的交流发电机中的电磁场强度。
无滤波器的—缺少用来在使得其他频率的信号通过时抑制特定频率的信号的装置的电气系统。
流体—液体、泥浆、蒸汽、烟雾、云、烟流、和/或泡沫等等。
液-气热交换器—用来将热从液体变成气体的装置。
频率—在预定时间段中的电压和/或电流振荡的次数。
发电—产生电功率的。
谐波电流畸变—对于交流功率信号，在基波电流频率之上和/或之下的所有谐波频率的功率与基波电流频率功率的比值。
谐波滤波器—包括电容器组和电感线圈并设计和/或调节到预定非线性负载以消除和/或基本衰减预定谐波频率范围的装置。
散热器—用来将热能从连接物体上去掉的装置。
提升—举起和/或升起。
Hz—赫兹的简写，为等于每秒一个周期的频率单位。
输入—与进入到装置中的电相关的。
绝缘栅双极晶体管(IGBT)—一种半导体器件，其操作与双极晶体管相同，但具有场效应型栅极，这样，在施加栅-射电压使其导通时，不需要注入电流。在栅-射电压非常低时该器件断开。
内燃机—一种装置，其中燃料被氧化，使得燃料内的能量转换成机械能，例如转动轴。该燃料可以是汽油、柴油、乙醇、甲醇和/或任何其他碳氢基液体，等等。
逆变器—将直流功率转换成交流功率或者将交流功率转换成直流功率的装置。
界限—一个点，超过该点则某些事情不能或不可以继续。
负载—与吊桶和/或卡车等相关的矿土材料的量。
机器—用来执行至少一个任务的装置和/或车辆。
材料—可以提升或者挖的任何物质。
可以—在至少某些实施例中被允许。
机械耦合—连接或者链接至少第一物体和第二物体，使得第一物体与第二物体相呼应地物理运动。
方法—工艺、过程、和/或用于完成某些事情的相关动作的集合。
矿山—从那可以提取土制材料的地点。
采矿挖掘机—用于从陆地挖掘材料的机器。
采矿拖运卡车—用来将所提取的材料进行拖运的机动车辆。
调制的—在频率、幅值、相位或其他特性方面变化的。
越野牵引车辆—用来在铺砌表面以外的地面上运行的车辆。例如，越野牵引车辆可包括采矿用卡车、采掘电挖土机、和/或采矿电挖掘机等等。
运行—工作。
输出—形成和/或产生的某些东西。
多个—变成多的和/或多于一个的状态。
功率—用于做功的电能。
功率因数—实际功率与视在功率的比值。功率因数1.0表示电流和电压同相。
功率因数补偿设备—用来将交流电压和交流电流之间的相位关系改变到一个更期望值的设备。
功率耗散器—用来通过通常将电能转换成热或机械能而耗散电能的器件。
预定的—预先确定的。
行进—使得向前和/或向后运动。
提供—供给。
脉冲波调制(PWM)—通过改变一串脉冲的宽度，而不是高度而将开关电源的输出电压和频率进行调节的方法；和/或调制信号和/或电源的占空比以将信息在通讯信道上进行传送和/或控制发送到负载的功率量。
泵—用来提升、压缩和/或传送液体的机器。
接收—获得、得到、获取、和/或保留。
整流器—将交流功率转换成直流功率的装置。
减速—企图减慢；限制运行。
组—相关的多个。
铲—用来采掘、保持和/或移动矿石的电功率装置。
信号—在任何给定时间与特定电流值和特定电压值相关的电功率，以及任何特定的时间范围内由至少一个交流电流、直流电流和/或电压波形来表征的电功率。
sin(正弦)—以笛卡儿坐标系的原点为中心的单位圆弧的端点坐标，该弧长度为x，如果x为正的，从点(1，0)度量为逆时针方向，如果x为负的，那么为顺时针方向。
正弦波—其偏差可以曲线表示为由等式y＝sin(x)确定的正弦曲线的波形。
正弦波输出电流—围绕中心点振荡的电流，其中振荡的曲线表示类似于正弦波。
正弦波滤波器—用来产生频率驱动的输出电流的正弦波的电气耦合电抗器和电容器。
空间矢量调制(SVM)—通过改变一串脉冲的宽度和/或脉冲之间的时间间隔、而不是高度而定义的用于调节信号的输出电压和频率的脉宽调制的形式。空间矢量调制信号通过脉冲开始和结束时确定的方法而与其他形式的脉宽调制信号区分开。空间矢量调制脉冲通过所计算的空间矢量进行定时。
速度—速率。
静态—静止的和/或恒定的。
基本上—大范围和/程度上的。
摆动—横向和/或曲线运动。
开关式电容器组—用来自动切换到电功率传输电路中，通常用于校正功率因数的多个电容器。
系统—机构、装置、数据和/或指令的集合，该集合设计成执行一个或多个特定功能。
温度—在物质的采样中颗粒平均动能的量度，根据标准温标上设定的单位或度来表示。
温度传感器—用来提供与温度成比例的信号的器件。
牵引电动机—机械耦合以提供动力使机器运动的电机。
未调制的—基本恒定的。例如，相对恒定的直流电压是未调制的。
可变—可能改变和/或变化，经历变化和/或改变的。
电压—(也叫做“电势差”，以及“电动势”(EMF))表示为伏特(V)的带符号的数量，作为电路中两点之间的带符号的差来量度，当在这两点之间用欧姆电阻进行分压时，根据欧姆定律，可以以安培给出这些点之间的电流。
波—使得电能在介质中点对点逐渐转移的干扰、变化和/或事件。
波形—电压和/或电流在时间上的变化的外形、曲线和/或可视模型。
具体实施例方式
图1是能量管理系统1000的示例性实施例的框图。在特定示例性实施例中，能量管理系统1000可以是象越野牵引车辆那样的机器的一部分。该机器可以是车辆，诸如汽车、轻型货车、双轮卡车、公共汽车、采矿挖掘机、火车、和/或采矿拖运卡车等等。该机器可以是交通工具、升降机、工业机器等。能量管理系统1000可包括交流发电机1100。交流发电机1100可机械耦合到内燃机上。交流发电机1100可产生交流信号，从而将来自内燃机的机械能转换成电能。
能量管理系统1000可包括整流器1150。整流器1150可包括有源绝缘栅双极晶体管(IGBT)。整流器1150用来将交流信号转换成直流信号。整流器1150可提供直流信号给直流母线1175。从直流整流器提供给直流母线的信号可具有约120，135.67，159.1，224.5，455，460.75，885，930.1，1200，1455.45，1687.1，2000，2200.32，2300.12，3000.6，5500伏特的电压，和/或其间的任何其他值或范围的电压。直流母线1175上的电压可通过改变内燃机速度、整流器1150的导通和断开开占空比、和/或交流发电机1100的励磁而变化。
能量管理系统1000可包括多个逆变器1500，1600，1700，1800，其用来驱动多个牵引电动机1900，1950。逆变器1500，1600，1700，1800可以是有源IGBT逆变器。逆变器1500，1600，1700，1800用来提供交流信号，其频率为约29.9Hz，40Hz，48.75Hz，54.2Hz，60Hz，69.2Hz，77.32Hz，85.9Hz，99.65Hz，120Hz，144.2Hz，165.54Hz，190.3Hz，240Hz，和/或其间的任何值或值的子范围。
每个牵引电动机1900，1950可包括双定子绕组。包括双定子绕组的电动机用来运行和/或产生更高频率的信号。但是，即使频率通过采用具有双定子绕组的交流电动机不增加，可在相同的电动机线电流值上实现到大约两倍的扭矩。双定子绕组电动机技术的其他信息可在美国专利号4,785,213(Satake)中发现，其全文在此引入作为参考。
能量管理系统1000可包括用于耗散当机器运行在减速时由牵引电动机1900，1950所产生的能量的电路。该电路可包括斩波器电路，其可以是包括一个或多个有源IGBT晶体管1300，1350的有源IGBT斩波器电路。通过IGBT1300，1350的能量可以通过电阻器1400进行耗散。电阻器1400可以是电阻、栅极电阻器(或者电阻器阵列)、或者多个栅极电阻器。
为简便起见，每个逆变器1500，1600，1700，1800可示出为单个晶体管器件。每个逆变器1500，1600，1700，1800可包括用于提供给牵引电动机1900，1950的每个功率相的多个晶体管，如图4所示的那样。为定子绕组的相供电的逆变器电路可包括两个开关器件，用于提供脉宽调制(PWM)或者空间矢量调制(SVM)信号给牵引电动机1900，1950。
可由信息装置1200使用各种算法来控制能量管理系统1000中的开关。为了理解能量管理系统1000中电路的工作，分析更简单的电路。例如，提供给牵引电动机1900，1950的三相信号的每组信号可包括六个开关器件(如图6中的单个三相电源所示)。每个逆变器1500，1600，1700，1800可通过信息装置1200进行控制。
图6是逆变器电路6000的示例性实施例的框图。对于三相系统来说，第一相可表示为相“A”，第二相可表示为相“B”，第三相可表示为相“C”。采用相同的命名，相关的开关器件可表示为SA+，SA-，SB+，SB-，SC+和SC-。每组的六个开关器件在至直流母线6100的连接点之间连接成桥式电路。这些开关器件可通过由信息装置6300控制的PWM开关或者SVM开关进行动作。信息装置6300用来提供响应所计算的命令矢量的开关信号。
由于每个功率相的两个开关中的一个可被导通，所以提供给牵引电动机6200每相的开关状态可由三个二进制数(SA，SB，SC)来表示。对于这种表示来说，“1”可以表示上部或+开关器件导通，“0”表示下部或-开关器件导通。因此，(0，0，0)表示SA-，SB-和SC-导通，SA+，SB+和SC+断开；(1，0，0)表示SA+，SB-和SC-导通，SA-，SB+和SC+断开，等等。
八个所得的坐标组中的每个可作为图7所示的开关或者电压矢量V0到V7来模拟，其中(0，0，0)或V0，(1，1，1)或V7可为零矢量。由六个非零电压矢量V1到V6形成的六边形可分成六个60度区，1到6，每个区域由两个非零电压矢量形成。每个非零矢量的幅值或长度可等于2V/3，其中V是直流母线上的电压幅值。
这些矢量由它们在X轴和Y轴上的、叠加到由矢量V1到V6形成的六边形的投影来表示。例如，电压命令矢量Vs*可投射成用来限定图7所示的Vx*和Vy*。每个非零矢量在X和Y轴上的投影可从方程式中确定Vi，x＝2·V/3·[cos((i-1)60°)](1)Vi，y＝2·V/3·[sin((i-1)60°)](2)
其中i是矢量的标引(即，i＝1表示电压矢量V1，i＝2表示电压矢量V2，等等)；i还可以解释成区域1到6的标引。
许多公知的PWM或者SVM控制装置可用于控制开关器件SA+，SA-，SB+，SB-，SC+和SC-，从而从固定的直流电压V产生三相平衡的一组交流电压。对于SVM，在X-Y平面上旋转的电压命令矢量可表示平衡的三相电压命令。对于每个脉宽调制控制周期，三相电压命令可由例如从图6的逆变器电路6000提供的六个非零电压矢量V1到V6形成的X-Y平面中的电压命令矢量表示。每个电压命令矢量可通过将成比例的矢量进行恰当组合而近似或者构建，其中成比例的矢量与两个相邻的非零矢量和零矢量V0或者V7中的适当一个对准。
例如，如图7所示，对于第一矢量，电压命令矢量Vs*可近似成V1*，V2*和零矢量V0或者V7中的一个。可以这样选择零矢量，使得对于从一个非零矢量到该零矢量到下一个非零矢量的每个变换，仅有一个开关器件SA+，SA-，SB+，SB-，SC+和SC-需要改变其导通/断开状态。对于每个电压矢量的大小或者时间跨度可以选择成平衡由命令矢量所命令的伏-秒以及例如由图6的逆变器电路6000施加的实际伏-秒。
在SVM的特定示例性实施例中，可以指定远小于将要输出的基波1/6周期的采样间隔Ts。一旦确定了矢量分量，可以将每个采样间隔内的矢量分量认为是时间加权率。这些开关可用于将两个有效矢量的每个应用于Ts的特定部分。那么可添加零状态间隔来使得总时间达到Ts。考虑到许多Ts间隔的平均行为将跟踪期望的输出矢量，并且时间加权可被解释成占空比，这可以被认为是PWM过程。实际上，在每个时间kTs可重新计算矢量分量，其中k是整数。因此，这些时间可用作均匀的采样间隔，并且每个间隔上的平均行为可由时间kTs上的电压矢量确定。
图8示出了时间域上的SVM过程示例，假定开关频率为将要输出的基波输出频率(调制频率)的15倍，相对于正弦波为95％的调制。开关顺序在图8的底部示出。相对于相a的参考正弦波，等效的畸变调制在图8的顶部示出。在矢量I中，开关顺序可以是0-4-6-7-6-4-0，这样仅有一个开关一直在改变状态。其他矢量的顺序可以从图3得到。在给定的矢量中，期望输出电压矢量域形式可表示为v→out=TiTsv^i+TiTsv^j---(3)]]>其中矢量分量Ti/Ts和Tj/Ts变为与每个各自的区域相关的开关状态相关的时间加权值。总时间Ts＝Ti+Tj+T0+T7是采样间隔。零状态时间段T0和T7是任意的，只要它们的和为正确的值Ts，这示出了其中存在自由度。在SVM中，每个零状态可应用相同的间隔，从而给出T0＝T7。
在空间矢量定义中可引入比例系数。空间矢量域中的矢量比例可以是3m/4，其中m是每个相电压(与全正弦波调制相关)的调制深度。3/4的系数通过注意到m如下确定而首先得到，其中m确定如下m=VphV2---(4)]]>其中Vph是峰值输出相电压。(平衡的)时间域相电压通过系数3/2采用非标准化Park变换可变换成坐标。结果是，从相电压到期望输出矢量的换算可以是V‾out=1-12-120-3232121212Vphcos(ωt)Vphcos(ωt-2π3)Vphcos(ωt+2π3)]]>=34mVcos(ωt)sin(ωt)---(5)]]>为了使其与时间域相关，标准化电压分量可分别与时间函数Md(t)＝mcos(wt)以及Mq(t)＝mcos(wt)相关联。
因此，标准化输出电压矢量可写作V‾out=(3/4)Md(t)v^q.]]>在SVM中，具有图7中轴的基准可变换成(具有基准矢量Bij的)i-j坐标系中的基准，从而发现Ti和Tj以及在(3)中。在矢量I中，基准矢量为 和 相对于x-y坐标系，v^4v^6=Pv^xv^y---(6)]]>其中P是与矢量相关的2×2变换转矩。
这个变换矩阵对于所有的矢量示于表I。
表I 矢量I可用作应用到每个相应矢量上的讨论基础。矩阵P可以与基础矢量相关。对于该线性变换，分量可以相关，使得列形式的i-j矢量分量为(P-1)T乘以x-y分量。因此分量T4/Ts和T6/Ts可计算成T4Tst6Ts=(P-1)T34Md(t)34Mq(t)=1-1302334Md(t)34Mq(t)---(7)]]>(7)中的时间参数可采用采样来支持持续时间计算。在采样时刻上，(7)表示为
T4TS=34Md(kTs)-34Mq(kTs)]]>T6Ts=32Mq(kTs)---(8)]]>典型地，单独的信息装置跟踪可使得变换数量最小化的开关顺序。
空间矢量调制的其他信息可在其全部在此引入作为参考的美国专利5,552,977，美国专利6,023,417，美国专利6,316,895，美国专利6,819,078以及美国专利6,839,249中以及从AlexisKwasinski，Philip T.Krein以及Patrick L.Chapman的“Time DomainComparison of Pulse-Width Modulation Schemes”，IEEE PowerElectronics Letters，Vol.1，No.31(2003年九月)中发现。
特定的示例性实施例采用直接-反相SVM技术来控制逆变器1500，1600，1700，1800中的IGBT，与其他PWM方法相比，其减小了IGBT中的开关损耗和/或提供了直流母线1175的电压的延展性利用。
图2是能量管理系统2000的示例性实施例的框图。在特定的示例性实施例中，能量管理系统2000可包括内燃机2100。内燃机2100可机械耦合到第一交流发电机2200和第二交流发电机2300上。第一交流发电机2200和第二交流发电机2300可由调节电路进行控制。该调节电路可包括场调节器2600、第三交流发电机2400以及整流器和线圈组2500。调节电路用来改变第一交流发电机2200和第二交流发电机2300的励磁电流，从而改变由第一交流发电机2200和第二交流发电机2300产生的电压。
第一交流发电机2200用来提供信号给整流器2700。整流器2700可以是有源IGBT整流器，其接收来自第一交流发电机2200的交流信号，并且提供直流信号给直流母线。该直流母线用来提供信号给第一逆变器2900和第二逆变器2925。第一逆变器2900和第二逆变器2925可以是有源IGBT逆变器，其可以工作在从直流母线接收直流信号的正常条件下，并提供交流信号给第一牵引电动机2950和第二牵引电动机2975。当与能量管理系统2000相关的机器运行在减速下时，牵引电动机2950和牵引电动机2975可产生电信号。当牵引电动机2950和牵引电动机2975充当发电机时，例如当机器运行在减速下时，第一逆变器2900和第二逆变器2925用来从牵引电动机2950和牵引电动机2975接收交流信号，并且提供直流信号给直流母线。
第二交流发电机2300用来提供信号给辅助系统2875。第二交流发电机2300可电气耦合到开关组2800上。开关组2800用来将电源从第二交流发电机2300和一电路转移给辅助系统2875，其中所述电路用来当机器减速时给辅助系统2875供电。
开关组2800可电气耦合到辅助变压器2850上。辅助系统2850用来改变提供给辅助系统2875信号的电压。例如，辅助变压器2850可以将由第二交流发电机2300输出的电压减小到用于辅助系统2875的较低电压。
图3是能量管理系统3000的示例性实施例的框图。能量管理系统3000包括内燃机3100。能量管理系统3000可包括第一交流发电机3300和第二交流发电机3400。能量管理系统3000包括用来改变第一交流发电机3300的输出电压的场调节电路。场调节电路可包括磁性耦合到场调节器3500上的第二交流发电机3400。第二交流发电机3400可电气耦合到整流器和线圈组3200上。场调节器3500用来改变从第二交流发电机3400输出的电压和/或电流。整流器和线圈组3200用来将电流从第二交流发电机3400进行转移，从而给第一交流发电机3300提供时变励磁。第一交流发电机3300用来提供三相交流信号。
第一交流发电机3300可电气耦合到整流器3600上，整流器3600可电气耦合到直流母线3700上。整流器3600可以是有源IGBT整流器，其包括输入电抗器、以6脉冲桥结构形式的多个IGBT晶体管和反并联二极管、低电感母线连接、用于导通/断开IGBT的触发电路、电流和电压换能器、和/或数字控制电路，等等。
整流器3600可以用来提供直流信号给直流母线3700。整流器3600可以得到正弦波电流，而不管负载和/或电源条件。在特定的机器中，整流器3600可以是三相全波非受控单元(即，二极管)。在特定示例性实施例中，整流器3600可以是无滤波器的。整流器3600可以用来将谐波电流畸变限定为约5％，4.02％，2.998％，2％，1.1％，和/或0.5％，等，或者其间的任何值或子范围。整流器3600可以用来提供有源输入功率因数校正到约0.95，0.96，0.97，0.98，0.99和/或1.00，等，或者其间的任何值或子范围。在特定示例性实施例中，整流器3600可以用来使用在采掘挖土机和/或拉索式挖掘机上。
直流母线3700可以电气耦合到逆变器3725，3750上。逆变器3725，3750可以是有源IGBT逆变器。逆变器3725，3750可产生空间矢量调制(SVM)交流信号。逆变器3725，3750可以用来提供正弦波输出电流，而不管负载和/或电源条件，同时总的谐波畸变小于约7％，6.01％，5％，3.997％，3％，2.1％，和/或1％，或者其间的任何值或者子范围。
逆变器3725，3750可以用来产生空间矢量调制正弦交流电压，其占空比可连续变化以影响例如输出给牵引电动机3925和3950的时间平均电压。逆变器3725和3750的输出电压的频率、相移、和/或幅值或其均方根值等等可以变化。逆变器3725，3750可以用来当与能量管理系统3000相关联的机器前进时从直流母线3700接收直流信号，并且传送诸如三相交流信号的交流信号给牵引电动机3925，3950。牵引电动机3925，3950可以机械耦合到用来驱使该机器的车轴和车轮上。当机器减速时，牵引电动机3925，3950可以用来产生交流信号。当牵引电动机3925，3950产生交流信号时，逆变器3725，3750可以用来提供直流信号给直流母线3700。
能量管理系统3000包括辅助系统逆变器3775。辅助系统逆变器3775可以用来输出三相交流信号。逆变器3775可以产生交流波形，其频率为约60，90，120，和/或更大的周期/秒(赫兹)，其幅值为约100到约1800伏特，包括其中的所有值和子范围，例如约460，600和720伏特，等等。辅助系统逆变器3775可以是有源IGBT逆变器。辅助系统逆变器3775可以用来产生正弦波脉冲波调制的直流电压。
逆变器3775可以采用连接到三相变压器3790的滤波输出端的交流电压传感器来进行控制，用于通过控制逆变器3775的调制指数(modulation index)来调节输出交流电压。所设定的调制指数可从基于主直流连接电压值的表中进行计算或者查询。在特定的示例性实施例中，在提升调制指数之后，三相母线电压可以采用交流电压传感器调节到期望的均方根值。交流电压传感器可连续用于在交流侧上的负载改变时将电压值调节在+/-5％的公差内。逆变器3775的滤波部侧上的负载可以是恒定的并且占空比为100％，其可以减小由于正弦滤波器而具有轻载电压的机会。该正弦滤波器可电气耦合到辅助系统逆变器3775上。
辅助系统逆变器3775可以用来给辅助系统3900供电，该辅助系统3900包括与机器相关联的辅助装置。辅助系统逆变器3775可以用来从直流母线3700接收直流信号，并且提供交流信号给辅助系统3900。辅助逆变器3775可电气耦合到变压器3790和/或正弦滤波器上。变压器3790可以用来从辅助系统逆变器3775接收第一电压的交流信号，并且提供第二电压的交流信号给辅助系统3900。辅助系统逆变器3775可以产生正弦波脉冲波调制(SPWM)直流电压，其占空比(“导通时间”)可以连续变化，以影响输出到例如电动机上的时均电压。辅助系统逆变器3775和/或逆变器3725和3750可以采用空间矢量脉冲波调制(SVPWM)技术来取代SPWM。辅助逆变器3775可以基于负载要求和/或实施方式的细节来采用SPWM或SVM。
辅助系统逆变器3775可包括诸如400KVA的中间额定功率，其用作用于辅助系统3900的辅助电源。例如，辅助系统逆变器3775可以是西门子ST 1500WL模块或者西门子ST 1500FL模块(其中1500WL模块是水冷式，而ST 1500FL模块是强迫通风冷却式)。辅助系统逆变器3775可以作为从直流母线3700所馈送的PWM电压源逆变器运行。变压器3790可以是三相变压器和/或提供隔离和/或降低提供给辅助系统3900的电压。变压器3790可以没有为滤波目的设置的更高漏阻抗。变压器的未滤波输出可以馈送给运行主鼓风机和/或制动电阻器鼓风机的交流电动机。鼓风机电动机可以在变压器的二次侧上采用接触器和/或50％的抽头绕组起动器来启动。三相串联滤波器、气芯电抗器、和/或三相三角形连接的电容器组可以馈送用于室内冷却器的水泵和/或鼓风机。
辅助系统3900包括未滤波的三相交流母线，其可以例如给用来冷却牵引电动机的鼓风机、交流发电机、热交换器、和/或制动单元等等进行馈电。运行该鼓风机的交流电动机可以通过二次绕组抽头起动器连接。辅助系统3900中滤波的三相母线可以给由交流电动机驱动的水泵和/或由交流电动机驱动的室内冷却器的鼓风机进行馈电。为了使得辅助系统3900中的磁元件的大小和/或重量最小化，基波频率可以选择为约120Hz。辅助系统3900中的交流电动机可以排出440V/120Hz的供给。作为通用的近似值，对于10,000英尺的采矿升降机，电动机可以以367V/100Hz运行，对于更高的升降机，电动机可以以全440V/120Hz运行。
在针对额定输出电压以120Hz(与60Hz相比)运行并且对于其他的工作点维持近似恒定电压/频率(V/f)斜率的实施例中，变压器3790的尺寸可以减小近似一半，由此以相同的比率减小了变压器的尺寸、占地面积、和/或重量。基于额定的车辆有效载荷，该重量上的节省可以通过附加的有效荷载容量和/或每卡车每天更高的体积转化为更高的卡车利用率，其依据行程而变化。
在特定的示例性实施例中，与传统的机器相比，可以降低内燃机3100的速度，所述传统机器在空转时被要求更高速度以适当地为卡车的辅助系统供电。辅助系统3900可从三相辅助电源接收交流信号，该三相辅助电源从直流母线3700馈电。在特定示例性实施例中，直流母线3700可以由通过牵引电动机3925，3950产生的直流信号进行充电，所述牵引电动机用作电气制动过程中的发电机，并且因此提供电能。由此提供给系统逆变器3775的能量可以使辅助系统与内燃机3100独立，由此使得内燃机3100进入真正的空转(其可以基于柴油机制造商的说明书，并且可以低于约1000，900.05，799.9，和/或750.3转每分等等)。采用通过牵引电动机3925，3950产生的能量可以减小机器燃料消耗和/或增加设备寿命。在正常的驱动条件下(例如，前进模式)，辅助系统3900的功率可以来自于内燃机3100。
特定的示意性实施可充当“真正的制动器”，即，它们可使得内燃机3100在机器制动的同时关闭。真正的制动器可以安全地停止运动的机器，即使在没有功率来自内燃机3100时。此时，由于功率由牵引电动机3925，3950产生，电气制动器(由直流斩波器和/或制动电阻器单元组成)可与内燃机3100独立地进行工作，即，能量不需要从内燃机3300通过交流发电机3400馈送，因为能量可以来自于牵引电动机3925，3950。
可为比标准50或60Hz更高的频率设计辅助系统3900。在特定的示例性实施例中，辅助系统可以设计成以约100到约120Hz的频率、直至约460V的额定电压进行工作，因此，只要可以为负载提供足够的转矩，仍然可以使用标准NEMA电动机，该标准NEMA电动机的定额是约60Hz和/或460V。同样，更高的频率可以使变压器3790的尺寸随着其重量、成本和/或占地面积一起明显减小。这样就可以节省了机器上的重量，和/或可以允许更好的利用和/或更有效的拖运周期。
在特定示例性实施例中，辅助系统3900中的电动机负载可以连续做功(duty)，除了交流电动机运行制动电阻器鼓风机以外，其可以通过交流电动机起动器在线连接，并且提升为全速。该鼓风机的额定功率可以约为辅助系统3900的整个功率负载的50％。
馈送给辅助系统逆变器3775的主要直流链接电压可在约1200V和2000V之间变化。该机器的底盘可以通过浮动地而接地，其电阻比约为1∶3(例如，范围为主直流链接正端下约667伏特，主直流链接负端上约1334V)。在二次侧上使用的交流电动机可以是用来工作在约440V/60Hz的传统NEMA B交流电动机。
当启动机器时，辅助系统逆变器3775的输出可以基于V/f曲线提升到对应于工作频率的电压值。该工作频率可以基于地形剖面和/或仰角(例如，约90Hz＜f＜约120Hz)。在启动辅助系统3900(例如，泵，牵引电动机冷却器鼓风机，和/或交流发电机冷却器鼓风机)中的所连接的交流电动机时，从零上升的电压不需要引起任何冲击电流。此外，启动可以在合理的时间内(例如，约15到约20秒)完成。
交流电压传感器可以连接在变压器3790的滤波输出端，用于通过控制辅助系统逆变器3775的调制指数而调节交流输出电压。该调制指数可以根据直流母线3700的电压值进行计算(或者在表中查询)。在提升调制指数之后，三相母线电压可采用交流电压传感器调节到期望的均方根值。当负载在交流侧上变化时，交流电压传感器可连续用于调节该电压值在约+/-5％的公差内。滤波部侧上的负载可以是恒定的，并且约为100％做功，这样可以减小由于正弦滤波器而在轻量负载时出现过电压的可能性。
作为在辅助系统3900中采用约120Hz的基波频率的结果，特定示例性实施例可以减小辅助系统3900的占地面积；减小应用在辅助系统3900中的磁元件的重量；改进机器(由于可以减小由该机器拖运的“死的”负载)；改进牵引电动机3925，3950的制动能量的利用；减小了在耗散牵引电动机3925，3950的制动能量的电阻元件中作为热所浪费的能量；减少了维护；减少了运行成本；增加了内燃机3100的寿命；和/或减小了交流电动机起动器的成本，所述交流电动机起动器可以为启动辅助系统3900中以部分占空比工作的电动机而在变压器3790的二次绕组上利用50％抽头，等等。
辅助系统3900的特定示例性实施例可以具有表II所列出的特性。
表II
采用辅助系统逆变器3775可以使内燃机以例如低于约1001，900.3，799.75和/或750转每分等等、或者其间的任何值或者子范围的速度进行空转。
能量管理系统3000可包括信息装置3950，其通讯耦合到诸如场调节器3500、整流器和线圈组3200、整流器3600、逆变器3725、逆变器3750和/或逆变器3775等装置上。例如信息装置3950可以提供用来从逆变器3725、逆变器3750和/或逆变器3775产生SVM信号的信息。
在特定示例性实施例中，能量管理系统3000可以没有开关式电容器组、功率因数补偿设备、和/或谐波滤波器，等等。
图4是能量管理系统4000的示例性实施例的框图。能量管理系统4000可以包括与机器和/或车辆相关联的内燃机4100。能量管理系统4000可包括交流发电机4200，其可机械耦合到内燃机4100上。能量管理系统4000可包括励磁电路4150。励磁电路4150可以用来改变交流发电机4200的励磁从而改变由交流发电机4200产生的电压。交流发电机4200包括用来监测多个状态的仪器。例如，传感器可以监测轴承变量，轴承温度、定子温度，励磁电流、所产生的电流、和/或所产生的电压，等等。仪器可以提供运行和/或维持机器和/或车辆的有用信息。
交流发电机4200可以电气耦合到整流器4300。整流器4300可包括有源IGBT元件。整流器4300可以用来从交流发电机4200接收交流信号，并将该交流信号转换成直流信号。整流器4200可以用来提供直流信号给直流母线4400的第一部分以及直流母线4450的第二部分。
直流母线4400的第一部分和直流母线4450的第二部分可以从整流器4300接收信号并且分别电气耦合到多个第一逆变器4600以及多个第二逆变器4650上。当与能量管理系统4000相关联的机器处于前进状态时，多个第一逆变器4600和多个第二逆变器4650用来从直流母线4400的第一部分和直流母线4450的第二部分接收直流信号。多个第一逆变器4600和多个第二逆变器4650可以分别将直流信号转换成交流信号，并且提供交流信号给第一牵引电动机4700和第二牵引电动机4750。第一牵引电动机4700和第二牵引电动机4750中的每一个可以包括双定子绕组，其用来分别从多个第一逆变器4600和多个第二逆变器4650接收六相电信号。多个第一逆变器4600和多个第二逆变器4650分别可以包括有源IGBT元件，并且可以是PWM或SVM逆变器。由于该系统可以是再生型的，因此在多个第一逆变器4600和/或多个第二逆变器4650中可以提供四象限逆变器。
牵引电动机4700和/或4750可以配备有用来提供关于牵引电动机4700和/或牵引电动机4750的信息给用户和/或信息装置的传感器。传感器可以用来例如测量温度、轴承振动，电动机速度、电压、电压相位信息、电流安培数，和/或电流相位信息等等。
能量管理系统4000可包括第一直流斩波器电路4500和第二直流斩波器电路4550。第一直流斩波器4500和第二直流斩波器4550可包括一个或多个IGBT晶体管、低电感母线连接件、导通/断开IGBT的触发电路、电流和电压换能器以及数字控制电路。第一直流斩波器4500和第二直流斩波器4550可以从直流母线4400的第一部分和/或直流母线4450的第二部分获得相对恒定的电压信号作为输入，并且利用IGBT来将该恒定电压输入切换到输出端。采用脉宽调制，该恒定输入电压可转换成可变电压输出。
第一直流斩波器电路4500可电气耦合到直流母线4400的第一部分。第一直流斩波器电路4500可以用来提供功率给包括诸如第一电阻器组4575等散热器的能量耗散器件。第二直流斩波器电路4550可电气耦合到直流母线4500的第二部分。第二直流斩波器电路4550用来提供给包括诸如第二电阻器组4590等散热器的能量耗散器件。
直流斩波器4500，4550可产生占空比(“导通时间”)可连续变化的脉冲波调制(PWM)直流电压，从而影响从直流斩波器4500，4550输出到诸如电阻器组4575，4590等功率耗散器的时均电压。电阻器组4757，4590例如可以包括将电能转换成热量的栅极电阻器。当在直流母线部分4400，4550上出现过多能量时可使用直流斩波器4500，4550，并且直流斩波器4400，4450用来将过多的能量转换成电阻器组4575，4590中的热量。否则，过多的电压可能出现在直流母线部4400，4450上。
如果需要牵引电动机减速(例如，减慢设备的运动，例如当递减一个等级时)，不需要的任何交流电源可进行整流和/或提供给直流母线部分4400，4450，其中不期望的电能可通过直流斩波器4500，4550提供给电阻器组4575，4590。
第一直流斩波器电路4500和第二直流斩波器电路4550中的每一个可包括有源IGBT元件，其用来调制恒定的未调制直流电压，并且提供被调制的直流电压给电阻器组4575和电阻器组4590。
直流母线4400的第一部分和/或直流母线4450的第二部分可电气耦合到辅助系统逆变器4800上。辅助系统逆变器4800可包括IGBT元件，并且可提供PWM交流信号或者SVM交流信号。辅助系统逆变器4800可以用来从直流母线4400的第一部分和/或直流母线4450的第二部分接收直流信号，并且提供交流信号给辅助系统变压器4850。辅助变压器4850可例如接收约1200和约2000伏特之间的交流电压，并且将该交流信号转换成约440伏特的电压。变压器4850可电气耦合到多个辅助系统装置4900和4950上。在特定的示例性实施例中，一个或多个辅助系统器件4900和4950可通过诸如起动器4920的起动器进行驱动。
能量管理系统4000可用于新机器或者作为现有机器的改型而使用。特定示例性实施例可产生如下的操作改进i)减小谐波电流畸变；ii)全再生性操作；iii)交流电压波动的高公差；iv)改进的动态性能，和/或作为结果，v)机器更高的可用性以及生产率。这些都是在诸如采矿挖土机以及挖掘机等机器上采用有源前端的好处。
图5是散热系统5000的框图。特定示例性实施例可包括水冷式系统，其可应用于冷却机器的牵引逆变系统。在特定的示例性实施例中，散热系统5000可应用于大的机器，诸如基于IGBT的交流采矿卡车。在特定的示例性实施例中，散热系统5000可应用于在驱动系统中采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)相模块的机器上。诸如图4的逆变器4600和4650和/或电阻器组4575和4590等发热器和/或其他热源(如热交换器)可包括在散热系统5000中。散热系统5000用来例如在以下情况去掉能量，即包括散热系统5000的机器减速运行而且诸如图4的牵引电动机4700和4750等牵引电动机随着机器减速而正产生功率。
散热系统5000可以包括液-气热交换器5100，其可包括鼓风机5150。鼓风机5150可通过将空气通过液-气热交换器5100的翼片而改进液-气热交换器5100中的热传导效率，从而消除来自于其的热。液-气热交换器5100中的流体可以是水、乙二醇、和/或其他热交换流体或热交换流体的混合物。
散热系统5000可包括泵5200，用以将流体循环通过多个热源5800并通过液-气热交换器5100。热源5800可包括转换器相模块、电阻器、栅极电阻器、基于IGBT的整流器、基于IGBT的逆变器、和/或安装在散热器上的IGBT器件/功率二极管。例如，牵引驱动系统的相模块可产生由于在电压高电流下导通和断开等等造成的损耗。热量可从IGBT传导到安装在热源5800上的水冷式散热器上，其中热源5800可安装到IGBT的下侧，其可以是绝缘测。一旦热量位于安装在热源5800上的散热器中，泵5200可通过安装在热源5800的散热器内部的管线给热交换流体的循环供以动力。热量可以与从安装到热源5800上的散热器到热交换流体的相同的方式从并联连接的相模块的IGBT进行传导。散热系统5000可包括压强传感器5300和/或温度传感器5400。压强传感器5300和/或温度传感器5400可用于分析散热系统5000的性能。
散热系统5000可包括信息装置5900，其通讯耦合到压强传感器5300和/或温度传感器5400上。当正确地工作时，散热系统5000可防止热损坏诸如热源5800等电气元件。如果温度超过了特定阈值，那么信息装置5900可启动保护措施。被提供给热源5800的信号可通过信息装置5900响应温度超过预定阈值而减免和/或减少。响应于超过预定阈值的温度，可将指示需要维护的标记信号通过信息装置5900进行发送。压强传感器5300可确定压强是否处于可接受的范围内，诸如约0.5到约20.99巴之间和/或其间的任何值或子范围。散热系统5000可以包括内部液-气热交换器5700，其可包括鼓风机5600。
散热系统5800的特定示例性实施例可工作在约-50.1摄氏度到约65.5摄氏度以及其间的所有值和/或子范围的环境空气温度中。在特定的示例性实施例中，可并行出现相反的过程，其采用作为部分散热系统5000的、牵引箱内部的液-气热交换器5700和鼓风机5600来冷却密封箱的内部环境空气。结果是，这有助于冷却箱内部的模块。
在特定的示例性实施例中，采用热分散系统5000的机器可使得牵引转换器相模块工作在比其他情况可能的额定功率更高的额定功率上。结果是，在特定示例性实施例中，与传统的气冷式系统相反，利用液体冷却对于相同额定功率而使用更少的模块。由于使用了更少的模块，减少了成本。液冷式系统可比气冷式系统提供更有效的冷却。改进的冷却可导致更高的系统可靠性。由于减小了组件温度偏差和/或摆动，因此减小了所冷却组件的故障之间的平均时间。在特定的示例性实施例中，液冷式系统在给定的工作空间中比气冷式系统产生更大的冷却能力，和/或采用更小的外壳。特定的示例性实施例可采用防冻/水混合物。
图9是水冷式IGBT控制盒9000的框图。
图10是水冷式IGBT控制盒10000的框图。
图11是牵引电动机11000的示意性框图。
图12是能量管理方法12000的示例性实施例的流程图，所述能量管理方法12000在动作12100上包括例如通过机械耦合到内燃机上的交流发电机产生电能。该内燃机和交流发电机可与诸如越野式牵引车辆等机器相关。机械能可从内燃机传送到交流发电机上。交流发电机可产生电压信号，其值约为120，135.67，159.1，224.5，455，460.75，885，930.1，1200，1455.45，1687.1，2000，2200.34，2300.12，3000.6，5500伏特，和/或其间的任何其他值或者电压范围。该电压可通过改变内燃机的速度和/或改变交流发电机的励磁而变化。由交流发电机所产生的电压可以是任何频率，例如约29.98Hz，40Hz，48.75Hz，54.2Hz，60Hz，69.2Hz，77.32Hz，85.9Hz，99.65Hz，120Hz，144.2Hz，165.54Hz，190.3Hz，240Hz和/或其间的任何值或值的子范围。
在动作12200上，能量管理方法12000可包括将作为交流电流提供给整流器的电能进行整流和/或转换成基本未调制的直流电流。该整流器可以是有源绝缘栅双极晶体管整流器或者包括晶体管的紧压包装(press pack)二极管整流器。其他与紧压包装二极管相关的信息例如可在美国专利号6,281,569(Sugiyama)中发现，其全文在此引入作为参考。整流器可电气耦合到直流母线的两部分上。
在动作12300上，能量管理方法12000可包括逆变电能。来自直流母线的基本未调制的直流电流可逆变成交流电流。逆变器可把电能作为交流电流提供给辅助装置和/或用来驱动机器的牵引电动机。逆变器可以是有源绝缘栅双极晶体管逆变器。
在动作12400上，能量管理方法12000可包括在牵引电动机上产生电能。当机器能运行并且处于减速状态下，牵引电动机可以用作把作为交流电流的信号提供给逆变器的发电机。在牵引电动机包括双定子绕组的情况下，所产生的信号的频率可以是例如约120Hz。由牵引电动机产生的电压可以是任何频率，例如40Hz，48.75Hz，54.2Hz，60Hz，77.32Hz，85.9Hz，99.65Hz，120Hz，144.2Hz，165.42Hz，190.3Hz，240Hz和/或其间的任何值或值的子范围。所产生的信号可通过与牵引电动机相关联的逆变器整流成基本未调制的直流电流。该基本未调制的直流电流可提供给直流母线。
在动作12500上，能量管理方法12000可包括在直流斩波器上对电能进行斩波。直流斩波器可以是有源绝缘栅双极晶体管直流斩波器。该直流斩波器用来调制该基本未调制的直流电流。调制该基本未调制的直流电流可以使得多余的电能通过采用霍尔效应(Halleffect)的器件进行耗散。
在动作12600上，能量管理方法12000可包括在散热器将电能转换成热能。在特定的示例性实施例中，散热器可机械固定到产热的电器件上，例如电阻器和/或逆变器上。在特定的示例性实施例中，可采用诸如栅极电阻器等电阻器将电能转换成热能。在特定的示例性实施例中，可采用线圈将电能转换成热能，从而将电能传递给用来耗散热的与机器相关联的部分上。该电阻器和/或部分可通过例如以下方式将热能耗散到周围环境中，即传递到车辆周围的空气中的对流热传导和/或传递到与该部分接触的物质上的对流热传导。对流热传导可通过采用鼓风机移动发热电阻器和/或部分周围的空气而改善。
图13是信息装置13000的示例性实施例的框图，该信息装置13000在特定的操作性实施例中可包括例如图1的信息装置1200。信息装置15000可包括任何数量的公知元件，例如，一个或多个网络接口13100，一个或多个处理器13200，包含指令13400的一个或多个存储器13300，一个或多个输入/输出(I/O)装置13500，和/或一个或多个耦合到I/O装置13500上的用户接口13600，等等。
在特定的示例性实施例中，通过诸如图像用户界面的一个或多个用户接口13600，用户可以看到与机器相关的信息再现。
通过阅读上述的细节描述以及特定示例性实施例的附图，其他的实施例对于本领域的技术人员来说是显而易见的。应该知道，大量的变化、变形以及其他实施例都是可以的，并且因此，所有的这些变化、变形和实施例被认为在本申请的精神和范围内。例如，不管本发明任何部分的内容(例如，标题，技术领域，背景，发明内容，摘要，附图，等等)，除非清楚指定为相反，例如通过清楚的限定，不需要在于此的任何权利要求(或者要求优先权的任何申请的任何权利要求)中包含任何特定描述或者示出的特性、功能、动作、或元件、任何特定次序的动作、或者任何特定的元件关联性。此外，任何动作可以重复，任何动作可以由多个实体来实现，或者可复制任何元件。此外，可排除任何动作或元件，动作的次序可以改变，和/或元件的关联性可以改变。因此，说明书和附图可被认为在本质上是示意性的，并不是限制性的。此外，当任何数量或范围在本文中被描述时，除非清楚陈述，数量或范围都是大致上的。当本文中描述任何范围时，除非清楚陈述，该范围可包括其间的任何值以及其间的所有子范围。本文中引入作为参考的任何材料(如，美国专利，美国专利申请，书籍，文章等等)中的任何信息仅仅被引入作为参考到如此程度，以致在这些信息和本文中所述的其他描述和附图之间不存在冲突。在出现这些冲突的情况下，包括致使于此的任何权利要求无效或者调查其优先权的冲突，那么作为参考材料所引入的任何这种冲突信息特别地不在此引入作为参考。
权利要求
1.一种系统，包括用于采矿机器的辅助电源系统，包括有源绝缘栅双极晶体管逆变器，用来从牵引电动机接收第一交流信号，并提供第一直流信号给直流母线；散热器，用来从有源绝缘栅双极晶体管直流斩波器接收第二直流信号，该有源绝缘栅双极晶体管直流斩波器用来接收第一直流信号并将该第一直流信号转换成第二直流信号；以及液压泵，用来将冷却液体移动到所述散热器之上。
2.如权利要求1所述的系统，还包括用来冷却所述冷却液体的液-气热交换器。
3.如权利要求1所述的系统，还包括用来使空气流通以冷却所述冷却液体的风扇。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述冷却液体包括水。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述冷却液体包括乙二醇。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述采矿机器是拖运采矿车。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述采矿机器是采矿挖掘机。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述散热器被机械地固定到绝缘栅双极晶体管逆变器上。
9.如权利要求1所述的系统，还包括用来测量所述冷却液体的温度的温度传感器。
10.如权利要求1所述的系统，其中具有用来测量冷却液体的温度的温度传感器；以及具有用来响应超过预定阈值的温度而减少功率的控制器。
11.如权利要求1所述的系统，还包括牵引电动机。
12.一种系统，包括用于采矿拖运卡车的辅助电源系统，包括有源绝缘栅双极晶体管逆变器，用来从牵引电动机接收第一交流信号，并且提供第一直流信号给直流母线；散热器，用来从有源绝缘栅双极晶体管直流斩波器接收第二直流信号，该有源绝缘栅双极晶体管直流斩波器用来接收第一直流信号，并且将第一直流信号转换成第二直流信号；以及液压泵，用来将冷却液体移动到所述散热器之上。
13.一种包括多个动作的方法，所述动作包括在直流母线上从有源绝缘栅双极晶体管逆变器接收第一直流信号；在与采矿机器相关联的有源绝缘栅双极晶体管斩波器上接收第一直流信号；从该有源绝缘栅双极晶体管斩波器提供第二直流信号到散热器上；以及泵送用来冷却该散热器的冷却液体。
14.如权利要求13所述的方法，还包括将所述冷却液体泵送到用来冷却该冷却液体的液-气热交换器。
15.如权利要求13所述的方法，还包括通过风扇使空气流通以冷却所述冷却液体。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述冷却液体包括水。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述冷却液体包括乙二醇。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述采矿机器是拖运采矿卡车。
19.如权利要求13所述的方法，其中将散热器机械地固定到绝缘栅双极晶体管逆变器上。
20.如权利要求13所述的方法，还包括通过温度传感器测量所述冷却液体的温度。
全文摘要
一种用于采矿机的能量管理系统(1000)，包括交流发电机(1100)。该交流发电机(1100)可机械地耦合到内燃机上。交流发电机(1100)可产生交流信号，从而将来自内燃机的机械能转换成电能。整流器(1150)可提供直流信号给直流母线(1175)。多个IGTB逆变器(1500，1600，1700，1800)用来驱动多个交流牵引电动机(1900，1950)。包括IGBT斩波器电路、具有一个或多个IGTB晶体管(1300，1350)的电路用来控制在机器工作于减速状态下时由牵引电动机(1900，1950)所产生的能量耗散。该耗散发生在电阻器(1400)中。
文档编号B60L7/22GK1993245SQ200580025560
公开日2007年7月4日 申请日期2005年5月27日 优先权日2004年5月27日
发明者R·阿马德 申请人:西门子能量及自动化公司