專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直流架線(xiàn)式準(zhǔn)軌工礦電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流架線(xiàn)式準(zhǔn)軌工礦電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)，尤其
是涉及一種用于煤炭與冶金露天礦或工廠(chǎng)企業(yè)內(nèi)部的直流1500V架線(xiàn)式準(zhǔn)軌鐵 路運(yùn)輸?shù)碾姍C(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前礦山用架線(xiàn)電機(jī)車(chē)的調(diào)速方式為直流電阻調(diào)速。其主要特點(diǎn)是采用電 阻降壓調(diào)速，在任何環(huán)境下能保證系統(tǒng)工作的可靠性。其主要缺陷是，有觸點(diǎn) 接觸帶電弧，系統(tǒng)能耗高，維護(hù)費(fèi)用多通過(guò)電阻的切換控制起動(dòng)與調(diào)整速度， 起動(dòng)電流很大，電能消耗極大；線(xiàn)路壓降大，起動(dòng)牽引力降低，司機(jī)操作勞動(dòng) 強(qiáng)度大?，F(xiàn)有斬波調(diào)速采用直接調(diào)壓調(diào)速，相對(duì)于電阻調(diào)速，具有起動(dòng)平穩(wěn)、 節(jié)能、無(wú)弧區(qū)、維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)的可靠性相對(duì)不如電阻調(diào)速。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有架線(xiàn)電機(jī)車(chē)調(diào)速控制系統(tǒng)存在
的缺陷，提供一種運(yùn)行可靠，能耗較低，使用成本低的直流架線(xiàn)式準(zhǔn)軌工礦電 機(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是其包括PLC邏緝控制器、
采用微機(jī)控制的IGBT斬波組件，所述PLC邏緝控制器的輸出端與IGBT斬波 組件的微機(jī)控制裝置輸入端連接，PLC邏緝控制器與所述微機(jī)控制裝置的通訊 采用RS485通訊接口 ； IGBT元件設(shè)有熱管散熱器，驅(qū)動(dòng)電路為IGD515驅(qū)動(dòng)模 塊配光纖傳輸線(xiàn)，主電路為二相不重?cái)夭ㄕ{(diào)壓線(xiàn)路；IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)及過(guò)流保護(hù) 采用光纖接頭。
本實(shí)用新型使用之IGBT為自關(guān)斷全控型電力電子器件，僅一個(gè)IGBT元件加上驅(qū)動(dòng)模塊及風(fēng)冷熱管散熱器就構(gòu)成斬波器功率單元，無(wú)需吸收緩沖電路或
其它任何輔助器件，與傳統(tǒng)的SCR斬波器相比，省去了換流電感、電容等復(fù)雜 的換流元件，與GTO斬波器相比，省去了吸收緩沖電路，并且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單， 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和體積縮小，運(yùn)營(yíng)可靠性提高，用戶(hù)維護(hù)方便。
采用本實(shí)用新型的電機(jī)車(chē)，性能可靠、節(jié)能、維護(hù)簡(jiǎn)便。節(jié)約電能與電 阻調(diào)速方式機(jī)車(chē)相比，起動(dòng)電流減少，網(wǎng)壓提高，減少壓降損耗，節(jié)電10% 25%;同時(shí)，由于電流恒定，運(yùn)行時(shí)電機(jī)車(chē)具有良好的舒適性；實(shí)現(xiàn)電機(jī)車(chē)無(wú)級(jí) 連續(xù)速度調(diào)節(jié)，平滑性好，有效的利用粘著極限，提高牽引力10%以上；牽引
起動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，制動(dòng)減速運(yùn)行平穩(wěn)，并可在線(xiàn)顯示電機(jī)車(chē)運(yùn)行參數(shù)及故障診斷 信息。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制原理圖； 圖2圖1所示實(shí)施例的斬波器電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
參照?qǐng)Dl，本實(shí)施例為六相不重直流斬波調(diào)速系統(tǒng)，每相斬波器相差60。；
包括PLC邏緝控制器、采用微機(jī)控制的IGBT斬波組件，所述PLC邏緝控制器 的輸出端與IGBT斬波組件的微機(jī)控制裝置輸入端連接，PLC邏緝控制器和微機(jī) 控制裝置為上下位機(jī)控制模式；PLC邏緝控制器為上位機(jī)，承擔(dān)電傳動(dòng)系統(tǒng)控 制電路功能，微機(jī)控制裝置為下位機(jī)控制單元， 一臺(tái)微機(jī)控制裝置控制兩臺(tái)電 機(jī)，即架控方式的電壓、電流雙閉環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制單元；PLC邏緝控制器采用 三菱FX2N系列PLC及彩色觸摸顯示屏，通信用一主三從的串行通信方式，PLC 邏緝控制器為主機(jī)，三個(gè)斬波單元的單片機(jī)為從機(jī)，自帶RS422通訊接口接入 兩臺(tái)觸摸顯示屏，擴(kuò)展的RS485通訊接口與三臺(tái)微機(jī)控制裝置構(gòu)成總線(xiàn)通訊模 式，組成RS485總線(xiàn)通信網(wǎng)，可在線(xiàn)顯示電機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)及故障自診斷信息；IGBT元件設(shè)有熱管散熱器，驅(qū)動(dòng)電路為IGD515驅(qū)動(dòng)模塊配光纖傳輸線(xiàn)，主電 路為二相不重?cái)夭ㄕ{(diào)壓線(xiàn)路；IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)及過(guò)流保護(hù)采用光纖接頭。
兩路脈沖速度輸入信號(hào)X0.0 X0.1， 15路110V開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)通過(guò) 110V/24V端子式繼電器隔離輸入信號(hào)X1.0 X2.6， 44路24V開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)直 接輸入，其中微機(jī)控制裝置反饋信號(hào)X3.0 X4.6、接觸器確認(rèn)信號(hào)X5.0-X7.6和 參數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)X0.4 X0.7及X8.0 X8.2， 一路AD速度輸入信號(hào)；輸出信號(hào)有 22路繼電器隔離開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，16路開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)給微機(jī)裝置，其中7路 微機(jī)裝置通用信號(hào)，3X3路微機(jī)裝置獨(dú)立信號(hào)。
參照?qǐng)D2，斬波器電路構(gòu)成以一臺(tái)轉(zhuǎn)向架為例，主電路采用二相不重交叉 勵(lì)磁電阻制動(dòng)線(xiàn)路。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牽引、制動(dòng)轉(zhuǎn)換容易，司機(jī)控制器牽引、 制動(dòng)與方向手柄具有機(jī)械互鎖功能，當(dāng)方向操作手柄未合時(shí)，牽引、制動(dòng)手柄 鎖住，同時(shí)方向手柄兼作司機(jī)控制器的鑰匙。當(dāng)合上方向手柄時(shí)，Ql轉(zhuǎn)換為要 求的行車(chē)方向。牽引工況圖示Q3轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置為牽引狀態(tài)，當(dāng)QF閉合，KM1 閉合時(shí)，構(gòu)成牽引回路，當(dāng)斬波器V1及V2開(kāi)通時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)為牽引拖動(dòng)運(yùn) 行狀態(tài)。制動(dòng)工況Q3轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)斬波器V1及V2開(kāi)通時(shí)， 牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)入電阻能耗電氣制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。該斬波器主電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牽引、 制動(dòng)轉(zhuǎn)換容易，起動(dòng)加速和制動(dòng)減速平穩(wěn)。
參照?qǐng)D2，斬波器電路構(gòu)成以一臺(tái)轉(zhuǎn)向架為例，主電路采用二相不重交叉 勵(lì)磁電阻制動(dòng)線(xiàn)路，主要由進(jìn)線(xiàn)濾波預(yù)充電路、保護(hù)電路、行車(chē)方向牽引制動(dòng) 轉(zhuǎn)換電路、制動(dòng)電阻構(gòu)成；進(jìn)線(xiàn)濾波電路包括SVO、 SV3電壓傳感器、KM2預(yù) 充接觸器、RC1預(yù)充電阻、LF1濾波電抗器、Cl-2濾波電容器、SCR阻塞可控 硅(包含驅(qū)動(dòng)板)、VD阻塞二極管；保護(hù)電路包括SCO電流傳感器、FU熔斷器、 KM4-KM5保護(hù)接觸器；牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換電路包括QZ1-QZ2牽弓I、制動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、 KM1牽引接觸器、KM3制動(dòng)接觸器；VTI-VT2IGBT功率單元，包括熱管散熱 器、冷卻風(fēng)機(jī)、IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板；此外，還有FX1-FX2行車(chē)方向轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、RZ1-RW2制動(dòng)及平衡電阻、Ml-M2牽引電機(jī)、SV1-SV2、 SC1-SC2電壓、電流
傳感器。
電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牽引、制動(dòng)轉(zhuǎn)換容易，司機(jī)控制器牽引、制動(dòng)與方向手柄 具有機(jī)械互鎖功能，當(dāng)方向操作手柄未合時(shí)，牽引、制動(dòng)手柄鎖住，同時(shí)方向 手柄兼作司機(jī)控制器的鑰匙。當(dāng)合上方向手柄時(shí)，Ql轉(zhuǎn)換為要求的行車(chē)方向。 牽引工況圖示Q3轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置為牽引狀態(tài)，當(dāng)QF閉合，KM1閉合時(shí)，構(gòu)成 牽引回路，當(dāng)斬波器V1及V2開(kāi)通時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)為牽引拖動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。制動(dòng) 工況Q3轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)斬波器V1及V2開(kāi)通時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn) 入電阻能耗電氣制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。該斬波器主電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牽引、制動(dòng)轉(zhuǎn)換容 易，起動(dòng)加速和制動(dòng)減速平穩(wěn)。
本實(shí)用新型由于采用直流斬波調(diào)速，采用微機(jī)控制的IGBT斬波組件，相 對(duì)于現(xiàn)有直流電阻調(diào)速方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，實(shí)現(xiàn)牽引、制動(dòng)工況恒力 矩調(diào)節(jié)和電阻電氣制動(dòng)控制，電機(jī)車(chē)無(wú)級(jí)連續(xù)速度調(diào)節(jié)，平滑性好，有效地利 用粘著極限，使?fàn)恳饎?dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，制動(dòng)減速運(yùn)行平穩(wěn)，提高電機(jī)車(chē)牽引力； 第二， IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)及過(guò)流保護(hù)采用光纖接頭，采用光纖傳輸信號(hào)，解決了驅(qū) 動(dòng)脈沖信號(hào)抗干擾和遠(yuǎn)距離傳輸；第三，在線(xiàn)顯示電機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)及故障自診 斷信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)控制模式；第四，性能可靠，由于減少了電阻及電空接觸 器，減少備件消耗，降低了設(shè)備故障率，減少了維修量，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)和少維護(hù)， 提高了作業(yè)率；司機(jī)操作方便。
權(quán)利要求1. 一種直流架線(xiàn)式準(zhǔn)軌工礦電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于包括PLC邏緝控制器、采用微機(jī)控制的IGBT斬波組件，所述PLC邏緝控制器的輸出端與IGBT斬波組件的微機(jī)控制裝置輸入端連接，PLC邏緝控制器與所述微機(jī)控制裝置的通訊采用RS485通訊接口；IGBT元件設(shè)有熱管散熱器，驅(qū)動(dòng)電路為IGD515驅(qū)動(dòng)模塊配光纖傳輸線(xiàn)，主電路為二相不重?cái)夭ㄕ{(diào)壓線(xiàn)路；IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)及過(guò)流保護(hù)采用光纖接頭。
專(zhuān)利摘要一種直流架線(xiàn)式準(zhǔn)軌工礦電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速控制系統(tǒng)，其包括PLC邏緝控制器、采用微機(jī)控制的IGBT斬波組件，所述PLC邏緝控制器的輸出端與IGBT斬波組件的微機(jī)控制裝置輸入端連接，PLC邏緝控制器與所述微機(jī)控制裝置的通訊采用RS485通訊接口；IGBT元件設(shè)有熱管散熱器，驅(qū)動(dòng)電路為IGD515驅(qū)動(dòng)模塊配光纖傳輸線(xiàn)，主電路為二相不重?cái)夭ㄕ{(diào)壓線(xiàn)路；IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)及過(guò)流保護(hù)采用光纖接頭。采用本實(shí)用新型的電機(jī)車(chē)，性能可靠、節(jié)能、維護(hù)簡(jiǎn)便。節(jié)電10％～25％；運(yùn)行時(shí)電機(jī)車(chē)具有良好的舒適性；實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)連續(xù)速度調(diào)節(jié)，平滑性好；提高牽引力10％以上；牽引起動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，制動(dòng)減速運(yùn)行平穩(wěn)，并可在線(xiàn)顯示電機(jī)車(chē)運(yùn)行參數(shù)及故障診斷信息。
文檔編號(hào)H02P7/18GK201296184SQ20082021084
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者柏 劉, 林鎮(zhèn)鑒, 王湘濤, 羊祥云, 鐘揚(yáng)志 申請(qǐng)人:湘電重型裝備股份有限公司