以下将使用架线辅助供电的（电动轮）矿用卡车和这个供电系统称为“电力卡车”和“电力卡车系统”（电气方面术语如有不妥请指出）
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高油价是矿山考虑使用矿用车架线辅助供电的主要原因，安全和可持续性也重要的考虑因素。
电传动矿用卡车在过去的20年取得了很大的发展，这种卡车的驱动系统包括两个通过齿轮集成到后轮内的驱动马达、一台发电机和一台动力强劲的柴油发动机。卡车驱动系统的这种特性可以使它直接利用电能，一些地方相对于柴油燃料、发电的成本低且排放少，可方便地将电能代替柴油燃料的架线辅助供电系统，为矿山提供了进一步发展的途径。
电能不再利用车载柴油机和发电机来产生，而直接从专门的变电站通过架空接触网传输来驱动卡车的轮马达。
以往经验表明，实现这种功能最好的系统是基于传统的接触网系统，如轻轨使用的那种。在机械稳定性、运行可靠性、维护成本等方面有相似的要求一种类似的系统己经针对采矿应用进行了优化，一套完整的辅助供电系统基础设施包括接触网系统、牵引变电站、支柱安装式高压电源、安装在卡车走台板的箱体和系统照明。
长距离和陡坡运行为架线辅助供电运行提供了机会。架空线从可移动式整流站通过高速直流断路器获得电能，支柱沿运输线路设置，每个悬臂上有张紧的两根铜质承力索和铜银合金接触线，全部钢质装配件镀锌处理，线路设备使用镀锌铜合金或不锈钢组装。
为应付恶劣的自然环境和使用条件---包括牵引应用下典型的反复加载、灰尘、腐蚀性、高温和24小时运转等---而设计了可移动式牵引变电站，这种变电设备为模块化设计并放置在滑动垫木上可以随着开采进度而移动。
电力卡车的优势
长距离和陡坡为架线辅助供电提供了机会，矿用卡车运行需要可有效利用的强大动力源（超过2000kW），尽可能减轻运输车的运行重量也同样重要，这样可使功率主要消耗在矿石运输上，卡车的自重增加一吨，则可运输的矿石就相应减少一吨。
80年代的能源危机使架线辅助供电在矿山得到发展，今天，西门子是电力卡车技术和基础设施提供方面的领导者，公司看到很多矿山再次对此技术产生兴趣---主要是因为柴油使用成本增加的原因。除了燃料消耗显著的减少之外，这个现代化系统更进一步的优势也体现了出来，包括：
• 提高了矿山的生产率，使用辅助供电后运行速度提高，可以减少卡车的数量（更好的车队使用率）
• 深坑部分的可接近性更好，在辅助供电条件下的卡车能长时间满载爬坡运行。
• 减少卡车的维护费用，特别是柴油发动机，它在满负荷的坡道运行时磨损最为严重。
• 增加可用性和减少柴油机寿命周期的成本（更少的运行时间）。
• 线路电压的适应范围宽
• 任何速度和载荷下均能在线路上运行的能力
• 改善环境（排放和噪声降低）
在安装使用方面，非洲是架线辅助供电的领先者，但是由于燃油价格的持续攀升，全球的许多矿山都开始关注这种技术。
电力卡车的概念
卡车供电系统在坡道上效益最好---这里的能量需求最大，运输循环的其余部分可使用常规的柴油动力。但是，在上坡和下坡运输路段都设置供电线路会更好，这样就可以回收制动能量。现在一些矿山正考虑在水平路段也使用辅助供电以减少柴油消耗和延长卡车发动机寿命。
卡车的能量不再从车载柴油发动机而直接从架空线获得，架空线直接连接到直流母线。
图 1 电力卡车系统的概念
在发动机的最高转速时，燃油消耗率大约是450升/小时（图2），但通过辅助供电，由于发动机怠速运转，燃油消耗率下降到40升/小时。这样能节省大量的燃油，这是矿山提高能源利用效率的重要一步。
图 2 卡车坡道运行油耗
电力卡车系统对于柴油成本与电价相差较大的矿山有优势，如一个电厂可能有自己的矿山，或一个矿山有自己的发电厂，在这种情况下，就应该用辅助供电的方式来运行其卡车，因为对于它们来说电价远比柴油要来得便宜。
矿山运输车如同其它移动应用一样，有恒定行驶模式和制动模式，全部的制动再生能量对于矿山来说是个潜在的能源。采矿用电力卡车系统由牵引架空系统衍生而来。架空线牵引解决方案有750V直流或1500V直流（等），矿用卡车运行在高电压上。
大多数矿山的电力卡车系统常用于上坡运输，下坡时制动能量都以热量形式白白消耗掉了，不过这个架线辅助供电系统可以这样设计：通过传输制动能量到交流侧，由变压器将其再生到交流中压配电网，提高直流供电系统的整体线路容受性，这些能源可以被矿山的其它负载或电网使用。
这个系统可通过将不受控制的二极管整流桥替换为有源整流器而比较容易地实现，这将使传统的单向变电站变为双向的，可逆变电站的主要优点将会是：
• 可在任何时候再生制动能源，同时保持卡车之间能源自然交换的优先级。
• 减少/去除制动电阻器，从而减少卡车的质量和热量释放。
• 调节直流输出电压，使直流架空线电压独立于交流线路波动。
• 降低谐波等级，并改善交流侧的功率因数。
有源前端（AFE）这个术语常用来描述有源开关的线侧变流器，如IGBT，一种典型的基于西门子AFE整流器系统拓扑结构，包括线路端的AFE变流器、一个直流母线电容器和升压电感。根据对电能的需求，整流器系统可以有多个AFE变流器连接到公共直流母线，AFE变流器通常作为一个整流器，但在能源再生过程中它也能作为一个逆变器使用，向线路回馈电能，AFE变流器也被称为PWM整流器，这是因为通过有源开关，它可以使用适当的脉冲宽度进行切换。
AFE变频器基本上运行为一个升压斩波器，输入端交流，输出端直流。中间直流母线电压应高于供电电压的峰值。必需避免由于直流母线电压不足使PWM控制器饱和，导致线端谐波，所需的直流母线电压需要在整流器以及线路端逆变器的运行过程中保持不变，直流母线的电压波纹可以用合适的电容器组来减少（图 3）。
单向变电站原理图（图3）
用IGBT取代单向变电站中的二极管整流桥将其变为双向变电站（图 4）
使用AFE变频器的主要特性包括：
• 再生能力---在正常行驶模式下，电流从供电侧流向电动机，线路侧变流器作为整流器运行，负载侧变流器作为逆变器运行。在再生制动模式期间，各变流器的角色互换，该系统可以在需要时无缝地再生电能。
• 单位功率因数运行---线电流与线电压同相位时，多余的无功电流被消除，由于在单位功率因数上再生的可能，整体电能质量显着改善。
• 无功补偿---千伏安等级因单位功率因数能被用于向公用系统提供无功补偿而被保持，双向功率转换器在向负载供电时作为无功补偿器。
• 谐波消除和改进界面---线路换向整流器引起的谐波不存于AFE变频器中，开关有源设备（IGBT）产生的谐波通过错开AFE变频器而减少。整体的线电流和线电压的总谐波失真（THD）很少....
• 线路电压骤降时运行令人满意---线电抗器和变压器次级阻抗允许AFE变频器推升直流母线电压高于峰值线电压，在线路电压骤降高达30％的期间，能够保持一个恒定的直流母线电压，令人满意的驱动运行是可能的。
潜在的节约
基于矿山特定的系统参数如运输循环距离、坡度、生产率要求和柴油及电价，可以预测投资成本、能源消耗成本和维护成本及产值与收回成本时间。总归，架线辅助供电成本的节省是：用较少的卡车数量运输一定数量的物料、或相同数量的卡车运输更多的物料。
计算显示一个满载的300短吨卡车在一个下坡段运行时可再生大约3MW的能量到电网中，而空车驶下同样的坡道可再生大约1.3MW到电网中，计算和可行性研究显示一个架线辅助供电系统2-4年可收回投资。
基于对南非应用的分析，发现一个装载的卡车驶下1公里的坡道一天能产生约7900kWh的能量（运行20小时，每个循环约5分钟的装载和卸载时间），按每kWh（即一度电）0.077美元来算，每辆卡车每天产生再生能源的价值为608美元，在相同坡道上行驶的空车每天可产生价值262美元的再生能源，坡道越长、卡车数量越多这种节省越大。
运输卡车技术近几年有了很大的发展，性能方面有很大改进，增加了有效载荷能力。现在，安装了受电弓的电传动运输卡车可以直接从架空线获取能量，车辆在坑内、破碎机附近、水平段时由柴油发动机驱动，滑触线在坡道时提供能量可提高卡车的运行速度、延长发动机大修间隔和减少能源消耗。今天，西门子是唯一能提供超大型矿山运输车架线辅助供电解决方案的公司。
还有另一个此技术的帖子请参考：矿用车的架线辅助供电技术
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