CN103460594A - 混合电铲 - Google Patents

Abstract

一种混合电铲。该混合电铲包括：主变压器；第一和第二变换器；第一和第二DC马达；第一和第二有源前端；第一和第二运动逆变器；以及第一和第二AC马达。第一变换器耦合至第一次级绕组，并且第二变换器耦合至第二次级绕组。第一DC马达耦合至第一变换器，并且第二DC马达耦合至第二变换器。第一有源前端耦合至第一次级绕组和第一运动逆变器。第二有源前端耦合至第二次级绕组和第二运动逆变器。第一AC马达耦合至第一运动逆变器，并且第二AC马达耦合至所述第二运动逆变器。

Description

混合电铲

技术领域

本发明涉及一种电铲，具体涉及一种使用直流（DC）和交流（AC）马达两者的混合电铲。

背景技术

电铲用于在矿中开采和倾泻泥土和岩石。电铲以挖掘和推进两种模式其中之一来运行。在挖掘模式下，铲斗位于泥土和岩石旁边（即，伸缩）。然后，铲斗铲过泥土而被吊起，掘起泥土。然后，电铲旋转（即，回转），从而将铲斗定位在卡车上方，并且将泥土堆积在卡车中。接下来，电铲回转，并且重复该过程。

图1描绘了示例性电铲100，其包括被支撑在驱动履带110上的移动底盘105。移动底盘105在其上支撑转台115和机械甲板120。转台115允许机械甲板120相对于底盘105全方位360°旋转。

吊臂125在130处枢转连接至机械转台120。通过受拉缆135形式的托架或台架，将吊臂125保持为相对于甲板向上和向外延伸，受拉缆135被锚固至坚固地安装在机械甲板120上的支架结构145的后支架140。

铲斗150被柔性升降绳或缆155从滑轮或滑轮160悬挂，升降绳被锚固至安装在机械甲板120上的绞盘卷筒165。随着绞车升降卷筒旋转，升降绳155被松出或拉入，以降低或升高铲斗150。吊臂滑轮引导升降绳中的张力，以在铲斗上竖直向上拉动，由此产生有效的挖掘力，利用该力来开采料堆。铲斗具有坚固地与其附接的臂或柄170，铲斗臂170被可滑动地支撑在鞍块175中，鞍块175在180处枢转安装在吊臂125上。铲斗臂170在其上具有齿条齿形态（未示出），其啮合安装在鞍块175中的驱动小齿轮或输送轴（未示出）。驱动小齿轮由电动马达和传动单元185驱动，以实现铲斗臂170相对于鞍块175的伸展或收缩。

电源被安装在机械甲板120上以向下列马达供电，即驱动绞盘卷筒165的一个或多个升降电动马达；驱动鞍块传动单元185的伸缩电动马达；和转动机械甲板转台115的回转电动马达。伸缩、升降和回转马达中的每个马达都被其自身的马达控制器驱动，该马达控制器响应操作者的命令，以产生所需的电压和电流。

铲吊臂125是在尺寸、形状和重量方面的主要结构部件。其主要目的是将吊臂滑轮160保持在有利位置，从而有效地提升铲斗拖过料堆。吊臂125的另一主要目的是将输送轴安装在充分的高度上且离铲100的旋转中心线的向外半径上。输送轴向铲柄提供动力，以伸展和缩回铲斗150。电铲挖掘附件的这两个特征使得铲特别胜任够到和挖掘高料堆形态，使它们安全地离开铲。在这点上，铲也能够一次就够到大量材料，而不推进至更靠近料堆。

通过一个或更多马达执行铲的不同功能（例如，伸缩、升降、回转和推进）。图2示出现有技术电（DC）铲100的方面的示意图。铲100从矿上例如主断路开关200处的电源接收AC电力。主断路开关200将电力耦合至主变压器接触器205，其将电力耦合至主变压器215的初级绕组210。

主变压器215还包括第一次级绕组220和第二次级绕组225。第一次级绕组220耦合至第一开关电容器组230、第一升降全桥式可控硅变换器235和伸缩全桥式可控硅变换器240。第二次级绕组225耦合至第二开关电容器组245、第二升降全桥式可控硅变换器250和回转全桥式可控硅变换器255。电流互感器260测量第一次级绕组220和第二次级绕组225每一个上的kVAR，并且第一开关电容器组230和第二开关电容器组245被控制（例如，开关），以提供无功功率补偿，从而保持功率因数和线路电压。第一开关电容器组230和第二开关电容器组230包括大型电抗器以降低浪涌电流和滤波器谐波，并且需要定期维护。

第一升降全桥式可控硅变换器235驱动第一升降马达265。伸缩全桥式可控硅变换器240通过接触器275耦合至伸缩马达270，并且通过接触器285耦合至第一推进马达280。第二升降全桥式可控硅变换器250通过接触器295耦合至第二升降马达290，并且通过接触器305耦合至第二推进马达300。回转全桥式可控硅变换器255被耦合至串联连接的一对回转马达310和315。在一些构造中，使用三个或更多个回转马达。

第一升降马达365和第二升降马达290、伸缩马达270、第一回转马达310和第二回转马达315以及第一推进马达280和第二推进马达300中的每个马达都是有刷DC马达。每个全桥式可控硅变换器都输出600VDC。

两个升降马达265和290都以12脉冲串行连接。在12脉冲串行操作中，变换器235和250的DC输出端与马达265和290串联连接。一个变换器起主变换器的作用并且受速度控制，而另一变换器起从变换器的作用，经由触发角控制该从变换器。该配置减少了谐波，降低了无功功率比例，并且减少了扭矩脉动。

使用连续触发完成对于升降马达的可控硅触发和电流控制。在12脉冲串行操作中，能够以连续模式操作，主和从变换器以不同角度运行。对应于最小触发角和最大触发角，一次仅控制一个单元，同时限制另一个单元。这导致降低了主变换器的无功功率负载。电流波形的范围从纯6脉冲至纯12脉冲，并且在其间为混合波形和不同的电流峰值。

推进马达280和300位于铲100的移动底盘105中（即，在转台115之下并且靠近履带110）。通过滑环组件将电力提供给推进马达280和300。对于每个马达存在两个滑环（例如，正连接和负连接），其向每个马达280和300输送全电枢电流。

在挖掘模式下，铲能够升降、伸缩和回转。在该模式下，全部四个变换器（即，第一升降变换器235、第二升降变换器250、伸缩变换器240和回转变换器255）都有效，并且（经由接触器285和305）物理断开推进马达280和300。

在推进模式下，铲能够回转和推进。第二升降变换器250和伸缩变换器240的输出端接线至包括接触器的外壳，接触器分别在第二升降马达265和第二推进马达300之间以及伸缩马达270和第一推进马达285之间切换。

使用接触器是因为，它们比两个额外的专用可控硅变换器便宜。另外，接触器占用的空间比两个专用可控硅变换器小，降低了在机器上的空间要求。

为了从挖掘模式转换到推进模式，设置升降和伸缩制动，并且关闭电枢变换器。然后关闭伸缩变换器240，并且开启升降和伸缩电枢接触器（接触器295和275的一部分）。接下来开启伸缩励磁（field）接触器（接触器275的一部分）。随后，推进电枢接触器和励磁接触器（接触器285和305的一部分）关闭。

然后开启推进励磁。开启推进变换器240和第二升降变换器250，并且释放推进制动。

使用相反的过程来从推进模式转换到挖掘模式。

为了确保安全有序，从一种模式转换到另一种模式所需的时间花费3至7秒。在经常推进铲100的情况下，这能够导致明显的效率损失。

DC马达具有电刷和换向器，其需要维护，以确保电刷不太短、电刷均匀地磨损、换向器良好地覆膜，并且换向器不出现火花的迹象。另外，DC马达在换向极限内运行。与较高速度相比，在较低速度时，DC马达能够换向更多电流。所以为了防止火花，可将电枢电流限制在特定速度下的换向极限内。

DC数字驱动器已经提高了利用DC马达电枢电流和速度控制实现的能力和动态性。这种性能的提升已经提高了对铲DC马达的需求，并且在铲的升降和伸缩运动方面是显然的。动态励磁弱化（以高于基本速度运行马达）和提高的铲有效载荷已经极其成功地推动了现有DC马达的能力。

客户的供电能力通常不理想。客户趋向于以长的牵引缆长度（远离对铲供电的变电站变压器）操作铲，并且供电可能具有不良的电压调节，这导致发生高瞬变电压。为了防止不良电压调节（当发生欠压驱动时，通常的铲关闭），客户提升变电站供电电压，希望最小化欠压警告和故障。

弱供电系统、长牵引缆（分布电容）和提高的电压电平的组合具有多种影响：换向器应力、加速电刷和换向器磨损、弧角损伤、和增加的硬机器停机（欠压驱动、升降/伸缩分流器跳闸）。另外，直接通过驱动电枢变换器馈送来自电压源的瞬变电压，直接影响马达。

提高的供电电压的影响具有超过驱动和马达系统的影响。在更高电压电平和瞬变电压下，超过了诸如开关电容器组230和245的的电容器的其他系统部件的操作电压，降低了它们的整体寿命。

高瞬变电压也能够对铲主变压器215有影响，尤其是在当出现高浪涌电流时加电期间。这些高峰值电压能够随着时间影响变压器的绕组绝缘性，这能够导致绕组故障。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了一种混合电铲。该混合电铲包括：主变压器；第一变换器和第二变换器；第一DC马达和第二DC马达；第一有源前端和第二有源前端；第一运动逆变器和第二运动逆变器；以及第一AC马达和第二AC马达。主变压器具有初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组。第一变换器耦合至第一次级绕组，并且第二变换器耦合至第二次级绕组。第一DC马达耦合至第一变换器，并且第二DC马达耦合至第二变换器。第一有源前端耦合至第一次级绕组和第一运动逆变器。第二有源前端耦合至第二次级绕组和第二运动逆变器。第一AC马达耦合至第一运动逆变器，并且第二AC马达耦合至第二运动逆变器。

在另一实施例中，本发明提供了一种改进DC电铲的方法，该电铲具有：主变压器；第一开关电容器组；第二开关电容器组；第一升降变换器；第二升降变换器；伸缩变换器；回转变换器；第一推进DC马达；第二推进DC马达；第一升降DC马达；第二升降DC马达；第一回转DC马达；第二回转DC马达；伸缩DC马达；和多个接触器。本方法包括：去除所提及的DC马达中的至少两个；去除所提及的DC变换器中的至少一个；去除第一开关电容器组和第二开关电容器组；将有源前端耦合至主变压器的次级；将运动逆变器耦合至该有源前端；以及将AC马达耦合至运动逆变器。

在另一实施例中，本发明提供了一种改进直流（DC）电铲的方法，该电铲具有：主变压器；第一开关电容器组；第二开关电容器组；第一升降变换器；第二升降变换器；伸缩变换器；回转变换器；第一推进DC马达；第二推进DC马达；第一升降DC马达；第二升降DC马达；第一回转DC马达；第二回转DC马达；伸缩DC马达；和多个接触器。本方法包括：去除第一升降DC马达、第二升降DC马达和伸缩DC马达；去除第一升降变换器；去除第一开关电容器组和第二开关电容器组；去除多个接触器；将连接至多个接触器其中之一的第一推进DC马达的连接耦合至伸缩变换器；将连接至多个接触器其中之一的第二推进DC马达的连接耦合至第二升降变换器；将第一有源前端耦合至第一次级；将第二有源前端耦合至第二次级；将第一运动逆变器耦合至第一有源前端；将第二运动逆变器耦合至第二有源前端；将第一升降AC马达耦合至第一运动逆变器；将第二升降AC马达耦合至第二运动逆变器；以及将伸缩AC马达耦合至第二运动逆变器。第一推进DC马达的连接经由多个接触器中的一个连接至伸缩变换器，并且第二推进DC马达的连接经由多个接触器的另一个连接至第二升降变换器。

通过考虑详细说明书和附图，本发明的其他方面将变得明显。

附图说明

图1是示例性现有技术电铲的侧视图。

图2是现有技术DC电铲的一部分的示意图。

图3是混合电铲的一部分的示意图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解，本发明的应用不限于下文说明书中阐述或附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够是其他实施例，并且能够被以各种方式实践或执行。

图3示出混合电铲400的局部示意图。混合电铲400包括DC电铲100的几个部件，包括：主断路开关200；主变压器接触器205；主变压器215（包括初级绕组210、第一次级绕组220和第二次级绕组225）；三个全桥式可控硅变换器（第一推进变换器240、第二推进变换器250和回转变换器255）；第一推进马达280和第二推进马达300；以及第一回转马达310和第二回转马达315。推进马达280和300以及回转马达310和315与DC电铲100中使用的DC马达相同。

第二次级绕组225耦合至第二推进全桥式可控硅变换器250和回转全桥式可控硅变换器255。第一次级绕组220耦合至第一推进全桥式可控硅变换器240。电流互感器260测量第一次级绕组220和第二次级绕组225每个上的kVAR。回转全桥式可控硅变换器255耦合至串联连接的一对回转马达310和315。在一些构造中，使用三个或更多个回转马达。

在进一步继续之前，能够利用一个或更多个AC马达来改变或“改进”DC电铲，诸如图1中所示的DC电铲100，以产生混合铲，诸如图3中所示的混合铲400。如下文将更清晰的，DC铲的改变减少了维护，并且提高了改进铲100的性能。

第一次级220也被连接至第一有源前端405，其包括电源线滤波器410（例如，电感器-电容器-电感器（LCL）滤波器）和电源线逆变器415。第一有源前端（AFE）405向第一推进变换器240提供无功功率补偿，从而保持功率因数，并且也向驱动第一AC升降马达425的第一变换器逆变器420，以及驱动AC伸缩马达430的第二逆变器变换器427供电。

第二次级225也被连接至第二有源前端435，其包括电源线滤波器440（例如，LCL滤波器）和电源线逆变器445。第二有源前端（AFE）435向回转变换器255和第二推进变换器250提供无功功率补偿，以保持功率因数，并且也向驱动第一AC升降马达455的第三逆变器变换器450供电。

在一些构造中，使用美国威斯康星州纽柏林市的ABB公司制造的ACS800型工业驱动，设计AFE405和435（包括电源线滤波器410以及电源线逆变器415和445）以及运动逆变器420、427和450。在一些构造中，AC升降马达425和455是美国威斯康星州密尔沃基市的P&H采矿设备公司制造的HAF8412型马达。在一些构造中，AC伸缩马达430是美国威斯康星州密尔沃基市的P&H采矿设备公司制造的HAF7510型马达。

控制板（耦合至电流互感器260）测量每个次级220和225的无功功率。控制板控制AFE405和435的电力电子器件，以对有源DC驱动器240、250和255执行无功功率补偿和谐波滤波。

第一推进全桥式可控硅变换器240的输出端和第二推进全桥式可控硅变换器250的输出端被分别直接接线至滑环以及第一推进马达280和第二推进马达300。

在挖掘模式下，铲能够升降、伸缩和回转。在该模式下，回转全桥式可控硅变换器255有效，并且第一推进全桥式可控硅变换器240和第二推进全桥式可控硅变换器250无效。

第一AFE405（在第一次级绕组220上）向第一运动逆变器420和第二运动逆变器427传输有功功率，并且保持主变压器215的第一次级绕组220端子处的单位功率因数。第二AFE435（在第二次级绕组225上）向回转变换器255补偿无功功率，并且向第三运动逆变器450输送有功功率，同时保持主变压器215的第二次级绕组225端子处的单位功率因数。

在推进模式中，铲能够回转和推进。在该模式下，所有三个变换器240、250和255都有效，并且运动逆变器420、427和450没有一个有效。

第一次级绕组220上的第一AFE405向第一推进变换器240提供无功功率补偿。第二次级绕组225上的第二AFE435向回转变换器250和第二推进变换器255提供无功功率补偿。

为了从挖掘模式转换到推进模式，设置升降和伸缩制动，并且关闭逆变器420、427和450。然后能够立即开启第一推进变换器240和第二推进变换器250。推进励磁驱动变为全励磁，释放推进制动，并且铲准备运动。例如，设置制动并激活推进驱动器和马达所需的时间约为500-750毫秒。

为了从推进模式转换到挖掘模式，设置推进制动，并且关闭第一推进变换器240和第二推进变换器250，导致推进励磁驱动器变为最小励磁电流设置。接下来，开启升降和伸缩驱动器420、427和450，释放制动，并且铲准备挖掘。同样地，例如变为挖掘模式所需的时间约为500-750毫秒。

AC马达不具有电刷和换向器，并且与等效的DC马达相比需要少得多的维护。另外，AC马达具有绝对扭矩极限，也称为停转扭矩。DC马达具有单独的励磁电路和电枢电路，并且能够取决于向马达供电的能力实现非常高的扭矩输出。

由于不存在限制电流的换向器，所以AC马达能够以高于DC马达的输出速度运行。给定扭矩水平下的更高速度允许更高的峰值马力。结果，AC驱动器能够实现与类似的DC驱动系统一样高的性能。

上述几个电力质量问题都不是对于铲400的大的影响因素。长的牵引缆长度和弱电力系统不像它们影响DC系统（例如，在铲100中）那样影响AFE405和435。能量存储在DC链以及线路滤波器410和440中的电感中。所存储的能量能够用于“渡过”低供给电压时段，允许AC系统应对DC系统不能应对的状况。DC系统具有导致铲跳闸的硬欠压电平（例如，低于标称电压的20%）。利用AC系统，低于标称电压25%或更多的短期欠压不导致机器停机。

另外，由于通过AFE405和435实现的有源滤波，降低或消除了瞬变电压。结果，DC马达（即，回转和推动马达280、300、310和315）不受高瞬变电压的影响。

因此，由于显著减少了欠压停机，所以客户能够以标称电压对铲供电，并且不需要将供电电压升至更高以减少欠压，这进一步降低了其他部件的磨损和损毁。

代替在两个次级绕组220和225上都“步进”的、在DC系统中使用的固定电容器组，AFE405和435能够提供所需的功率补偿。另外，AFE405和435以及AC逆变器420、427和450需要比开关电容器组和电抗器少得多的维护。

如上所述，能够改进现有技术的DC铲，诸如铲100，以变为混合铲400。图2中的现有技术铲100的预防性维护大致需要2-3周完成。本发明提供在铲100的正常预防性维护时段期间，以AC马达（其需要显著更少的维护）改进铲100。在现场中运行的许多铲每年都使用6000小时或更长时间。因此，尽可能地减少停工时间很重要。

在改进期间，推进和回转马达280、300、310和315接受它们的正常维护。取消了允许将DC变换器的输出从一个马达切换至另一马达的转换接触器柜（即，控制接触器275、285、295和305的柜）。接触器275、285、295和305需要维护，因而取消它们导致减少的维护。也取消了第二升降变换器235，并且能够节省零件以用作其余变换器235、250和255的备用零件。

完全去除了开关电容器组230和245。开关电容器组230和245执行的无功功率补偿由AFE405和435完成。AFE405和435产生无功功率，以补偿由回转和推进变换器240、250和255产生的无功功率，并且产生将被输送至运动逆变器420、427和450的有功功率。

对于该应用，为了利用AC马达425、430和455的较高速度，改变齿轮箱的输入小齿轮和传动轮（sheave），以给出更大的齿轮齿数比，并且以较小的马达扭矩获得与DC马达265、270和290相同的等效扭矩输出和马力。因而，升降和伸缩马达425、455和430与它们的等效DC马达265、270和290相比，升降伸缩能够实现更高的峰值马达操作和更高的最高速度。

由于AFE405和435的能力和动态响应，对于铲400实现了改进的无功功率补偿和功率因数。在每个主变压器次级220和225上都保持了功率因数，消除了次级的潜在过载（例如，当为了功率因数修正而开启和闭合电容器组230和245时能够发生的过载）。

通过取消了对于伸缩马达270和第一推进马达280，以及第二升降马达290和第二推进马达300的DC全桥式可控硅变换器的共享要求（通过DC接触器275、285、295和305实现），每个推进马达280和300都具有其自身专用的DC全桥式可控硅变换器240和250。这消除了与全桥式可控硅变换器相关联的时间延迟和接触器定序，从而使得铲400能够在要求时基本立刻推进，提高了运行效率。

为了该改进，不需要改变现有主变压器215和架空母线，降低了安装时间和成本。另外，保持DC回转和推进马达280、300、310和315以及滑环组件（对于推进DC电枢电路每个马达两个环，总共4个环，对比对于AC马达每个马达3个环）降低了安装时间和成本，并且消除了改变滑环组件的需要。

对比于开关电容器组部件，诸如大型电抗器和电容器的检修/修复时间，与AC电源线单元410、415、440和445以及运动逆变器420、427和450相关联的常见电力电子器件（逆变器）允许以更短时间检修/修复系统故障、降低部件备用要求，并且提升了系统诊断。

AC马达不需要具有电刷和换向器的DC马达所需的维护。另外，由于铲升降和伸缩运动的负荷需求的高动态特性，以及特定操作状态期间，DC机器从电刷保持器到电刷保持器的闪火花或电弧的可能性，加大了DC马达的维护间隔。对比于AC马达，对于DC马达增加的维护间隔导致对于DC马达而言在维护间隔之间甚至更长的间隙。

已经使用了电铲的示例描述了本发明；然而，本发明也适用于使用DC马达的其他采矿和建筑机械。

因而，本发明提供了一种混合电铲，以及将DC电铲改进为混合电铲的装置，等等。在下文权利要求中阐述本发明的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种改进直流（DC）电铲的方法，所述电铲具有：主变压器、第一开关电容器组、第二开关电容器组、第一升降变换器、第二升降变换器、伸缩变换器、回转变换器、第一推进DC马达、第二推进DC马达、第一升降DC马达、第二升降DC马达、第一回转DC马达、第二回转DC马达、伸缩DC马达、以及多个接触器，所述方法包括：

去除所提及的DC马达中的至少两个；

去除所提及的DC变换器中的至少一个；

去除所述第一开关电容器组和所述第二开关电容器组；

将有源前端耦合至所述主变压器的次级绕组；

将运动逆变器耦合至所述有源前端；并且

将AC马达耦合至所述运动逆变器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所去除的DC马达包括所述第一升降马达、所述第二升降马达和所述伸缩马达。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所去除的DC变换器是所述第一升降变换器。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括去除所述多个接触器，其中，所述第一推进DC马达的连接经由所述多个接触器中的一个连接至所述伸缩变换器，并且所述第二推进DC马达的连接经由所述多个接触器的另一个连接至所述第二升降变换器。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将连接至所述多个接触器中的一个的所述第一推进DC马达的连接耦合至所述伸缩变换器。

6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将连接至所述多个接触器中的一个的所述第二推进DC马达的连接耦合至所述第二升降变换器。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括耦合至所述主变压器的第二次级绕组的第二有源前端。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括耦合至所述第二有源前端的第二运动逆变器。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括耦合至所述第二运动逆变器的第二AC马达。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括耦合至所述第二运动逆变器的第三AC马达。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述AC马达是第一升降AC马达，所述第二AC马达是第二升降AC马达，并且所述第三AC马达是伸缩AC马达。

12.一种混合电铲，所述电铲包括：

主变压器，所述主变压器具有主绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；

耦合至所述第一次级绕组的第一变换器；

耦合至所述第二次级绕组的第二变换器；

耦合至所述第一变换器的第一DC马达；

耦合至所述第二变换器的第二DC马达；

耦合至所述第一次级绕组的第一有源前端；

耦合至所述第二次级绕组的第二有源前端；

耦合至所述第一有源前端的第一运动逆变器；

耦合至所述第二有源前端的第二运动逆变器；

耦合至所述第一运动逆变器的第一AC马达；和

耦合至所述第二运动逆变器的第二AC马达。

13.根据权利要求12所述的混合电铲，进一步包括耦合至所述第二次级绕组的第三变换器，以及耦合至所述第三变换器的第三DC马达和第四DC马达。

14.根据权利要求13所述的混合电铲，其中，所述第一DC马达是第一推进DC马达，所述第二DC马达是第二推进DC马达，所述第三DC马达是第一回转DC马达，并且所述第四DC马达是第二回转DC马达。

15.根据权利要求12所述的混合电铲，其中，所述第一有源前端包括线路滤波器和电源线逆变器，并且所述第二有源前端包括线路滤波器和电源线逆变器。

16.根据权利要求12所述的混合电铲，进一步包括耦合至所述第二运动逆变器的第三AC马达。

17.根据权利要求16所述的混合电铲，其中，所述第一AC马达是第一升降AC马达，所述第二AC马达是第二升降AC马达，并且所述第三AC马达是伸缩AC马达。

18.一种改进直流（DC）电铲的方法，所述电铲具有：主变压器、第一开关电容器组、第二开关电容器组、第一升降变换器、第二升降变换器、伸缩变换器、回转变换器、第一推进DC马达、第二推进DC马达、第一升降DC马达、第二升降DC马达、第一回转DC马达、第二回转DC马达、伸缩DC马达、和多个接触器，所述方法包括：

去除所述第一升降DC马达、所述第二升降DC马达和所述伸缩DC马达；

去除所述第一升降变换器；

去除所述第一开关电容器组和所述第二开关电容器组；

去除所述多个接触器；

将连接至所述多个接触器中的一个的所述第一推进DC马达的连接耦合至所述伸缩变换器；

将连接至所述多个接触器中的一个的所述第二推进DC马达的连接耦合至所述第二升降变换器；

将第一有源前端耦合至所述第一次级；

将第二有源前端耦合至所述第二次级；

将第一运动逆变器耦合至所述第一有源前端；

将第二运动逆变器耦合至所述第二有源前端；

将第一升降AC马达耦合至所述第一运动逆变器；

将第二升降AC马达耦合至所述第二运动逆变器；以及

将伸缩AC马达耦合至所述第二运动逆变器；

其中，所述第一推进DC马达的连接经由所述多个接触器中的一个连接至所述伸缩变换器，并且所述第二推进DC马达的连接经由所述多个接触器中的另一个连接至所述第二升降变换器。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将连接至所述多个接触器中的一个的所述第一推进DC马达的连接耦合至所述伸缩变换器。

20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将连接至所述多个接触器中的一个的所述第二推进DC马达的连接耦合至所述第二升降变换器。

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