一種制動控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種制動控制系統(tǒng)及方法。其中，該系統(tǒng)包括：直流母線、至少兩個IGBT、至少兩個制動電阻、電壓檢測元件及可編程控制器；制動電阻各自分別與IGBT串聯(lián)組成至少兩路制動串聯(lián)電路，制動串聯(lián)電路與電壓檢測元件相互并聯(lián)的設(shè)置在直流母線上；電壓檢測元件的輸出端與可編程控制器的輸入端連接，可編程控制器的輸出端與IGBT的輸入端連接。本發(fā)明根據(jù)電壓傳感器采集到的直流母線上的電壓，將兩個IGBT的導通比輸出到IGBT中，以實現(xiàn)兩路IGBT的差相控制，每路IGBT在啟動時的消耗電流斜坡上升，從而在保證了直流母線電壓平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，極大提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。
【專利說明】一種制動控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，主要適用于制動控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的制動控制裝置采用與電動輪驅(qū)動匹配的制動控制方式，即有多少只電動輪就有多少組制動控制單元和大功率能耗電阻，同時，在控制模式上采用功率電阻同時開通與關(guān)斷的模式，這都對整車在行駛時的平穩(wěn)性不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制動控制系統(tǒng)及方法，它提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種制動控制系統(tǒng)，包括:直流母線、至少兩個IGBT、至少兩個制動電阻、電壓檢測元件及可編程控制器；所述制動電阻各自分別與所述IGBT串聯(lián)組成至少兩路制動串聯(lián)電路，所述制動串聯(lián)電路與所述電壓檢測元件相互并聯(lián)的設(shè)置在所述直流母線上；所述電壓檢測元件的輸出端與所述可編程控制器的輸入端連接，所述可編程控制器的輸出端與所述IGBT的輸入端連接。
[0005]進一步地，還包括:直流風機、風機IGBT及風機電阻；所述直流風機、所述風機IGBT及所述風機電阻組成風機串聯(lián)電路，所述風機串聯(lián)電路與所述直流母線連接；所述風機IGBT的輸入端與所述可編程控制器的輸出端連接。
[0006]進一步地，所述IGBT包括:第一 IGBT和第二 IGBT ;所述制動電阻包括:第一制動電阻和第二制動電阻；所述第一 IGBT與所述第一制動電阻串聯(lián)組成第一制動串聯(lián)電路，所述第二 IGBT與所述第二制動電阻串聯(lián)組成第二制動串聯(lián)電路；所述第一制動串聯(lián)電路、所述第二制動串聯(lián)電路和所述電壓檢測元件相互并聯(lián)在所述直流母線上。
[0007]進一步地，還包括:第一電流檢測元件、第二電流檢測元件及第三電流檢測元件；所述第一電流檢測元件設(shè)置在所述直流母線上，所述第二電流檢測元件串聯(lián)在所述第一制動串聯(lián)電路中，所述第三電流檢測元件串聯(lián)在所述第二制動串聯(lián)電路中；第一電流檢測元件、第二電流檢測元件和第三電流檢測元件的輸出端均與所述可編程控制器的輸入端連接。
[0008]進一步地，還包括:電機和不控整流電路；所述電機的輸出端通過所述不控整流電路與所述直流母線連接。
[0009]進一步地，還包括:斷路器；所述斷路器設(shè)置在所述電機與所述不控整流電路之間。
[0010]本發(fā)明還提供了一種制動控制方法，包括:
[0011]采集直流母線上的電壓，得到所述直流母線上電壓的上升速率；
[0012]根據(jù)所述電壓的上升速率對并聯(lián)在所述直流母線之間的至少兩個IGBT的導通比進行調(diào)整，以實現(xiàn)所述IGBT的差相控制，使所述直流母線上的電壓低于母線最高閾值電壓。
[0013]進一步地,還包括:
[0014]采集所述直流母線和IGBT路上的電流；
[0015]由采集到的電流計算當前導通比下所述IGBT的功率，將當前導通比下所述IGBT的功率與所述IGBT的功率性能指標進行匹配，判斷所述IGBT是否正常工作；
[0016]若匹配成功，則說明所述IGBT正常工作，差相控制有效；
[0017]若匹配不成功，則說明所述IGBT非正常工作，差相控制有誤差，對所述IGBT進行更換或檢修。
[0018]進一步地，所述直流母線的輸入電流為對供電電源的輸出電流進行全橋整流后的電流。
[0019]進一步地,還包括:
[0020]對所述供電電源的輸出電流進行電路保護。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明提供的制動控制系統(tǒng)及方法，根據(jù)電壓檢測元件采集到的直流母線上的電壓，將兩個IGBT的導通比輸出到IGBT中，以實現(xiàn)兩路IGBT的差相控制，每路IGBT在啟動時的消耗電流斜坡上升，從而在保證了直流母線電壓平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，極大提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例提供的制動控制系統(tǒng)的電路圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例提供的制動控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的制動控制系統(tǒng)及方法的【具體實施方式】及工作原理進行詳細說明。
[0026]參見圖1，本發(fā)明實施例提供的制動控制系統(tǒng)，包括:直流母線、至少兩個IGBT、至少兩個制動電阻、電壓檢測元件、可編程控制器、直流風機、風機IGBT及風機電阻；制動電阻各自分別與IGBT串聯(lián)組成至少兩路制動串聯(lián)電路，制動串聯(lián)電路與電壓檢測元件相互并聯(lián)的設(shè)置在直流母線上；電壓檢測元件的輸出端通過CAN總線與可編程控制器的輸入端連接，可編程控制器的輸出端與IGBT的輸入端連接。直流風機、風機IGBT及風機電阻組成風機串聯(lián)電路，風機串聯(lián)電路與直流母線連接；風機IGBT的輸入端與可編程控制器的輸出端連接。其中，IGBT包括:第一 IGBTTl和第二 IGBTT2 ;制動電阻包括:第一制動電阻Rl和第二制動電阻R2 ;第一 IGBTTl與第一制動電阻Rl串聯(lián)組成第一制動串聯(lián)電路，第二 IGBTT2與第二制動電阻R2串聯(lián)組成第二制動串聯(lián)電路；第一制動串聯(lián)電路、第二制動串聯(lián)電路和電壓檢測元件相互并聯(lián)在直流母線上。需要說明的是，在本實施例中，風機電阻的功率小于第一制動電阻R1、第二制動電阻R2的功率。
[0027]為了對本發(fā)明實施例中的IGBT的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，需要將工作中的IGBT的功率與IGBT的功率性能指標進行匹配，以便使兩路IGBT能更有效地執(zhí)行差相控制，以進一步保證直流母線電壓的平穩(wěn)，本發(fā)明實施例還包括:第一電流檢測元件、第二電流檢測元件及第三電流檢測元件；第一電流檢測元件設(shè)置在直流母線上，第二電流檢測元件串聯(lián)在第一制動串聯(lián)電路中，第三電流檢測元件串聯(lián)在第二制動串聯(lián)電路中；第一電流檢測元件、第二電流檢測元件和第三電流檢測元件的輸出端均通過CAN總線與可編程控制器的輸入端連接。其中，IBGT的功率性能指標由IBGT的生產(chǎn)廠家提供。
[0028]為了使本發(fā)明實施例具有整流的功能，本發(fā)明實施例還包括:電機和不控整流電路；電機的輸出端通過不控整流電路與直流母線連接。
[0029]為了提高本發(fā)明實施例在整流時的安全性，本發(fā)明實施例還包括:交流斷路器；交流斷路器設(shè)置在電機與不控整流電路之間。
[0030]在本實施例中，電壓檢測元件為霍爾電壓傳感器UM ;電流檢測元件為電流傳感器，即第一電流檢測元件為第一電流傳感器LM1，第二電流檢測元件為第二電流傳感器LM2，第三電流檢測元件為第三電流傳感器LM3 ;不控整流電路為三相橋式不可控整流電路；電機為柴油發(fā)電機組FD。
[0031]參見圖2，本發(fā)明實施例還提供了一種制動控制方法，包括:
[0032]步驟SllO:通過電壓檢測元件采集直流母線上的電壓，并將采集到的電壓傳輸?shù)娇删幊炭刂破鳎瑥亩玫街绷髂妇€上電壓的上升速率；
[0033]步驟S210:可編程控制器根據(jù)直流母線上電壓的上升速率將并聯(lián)在直流母線之間的至少兩個IGBT的導通比傳輸?shù)絀GBT中，完成對IGBT的導通比的調(diào)整，以實現(xiàn)對IGBT的差相控制，使直流母線上的電壓低于母線最高閾值電壓。在本實施例中，將第一 IGBTTl與第一制動電阻Rl串聯(lián)組成第一制動串聯(lián)電路，將第二 IGBTT2與第二制動電阻R2串聯(lián)組成第二制動串聯(lián)電路；將第一制動串聯(lián)電路、第二制動串聯(lián)電路和電壓檢測元件相互并聯(lián)在直流母線上。相應(yīng)地，步驟S210的具體步驟為:可編程控制器根據(jù)直流母線上電壓的上升速率將第一 IGBTTl和第二 IGBTT2的導通比傳輸?shù)絀GBT中，完成對第一 IGBTTl和第二IGBTT2的導通比的調(diào)整，以實現(xiàn)對第一 IGBTTl和第二 IGBTT2的差相控制，使直流母線上的電壓低于母線最高閾值電壓。
[0034]步驟S310:采集直流母線和IGBT路上的電流。在本實施例中，將第一電流檢測元件設(shè)置在直流母線上，對直流母線上的電流進行采集；將第二電流檢測元件串聯(lián)在第一制動串聯(lián)電路中，對流經(jīng)第一 IGBTTl的電流進行采集；將第三電流檢測元件串聯(lián)在第二制動串聯(lián)電路中，對流經(jīng)第二 IGBTT2的電流進行采集；第一電流檢測元件、第二電流檢測元件和第三電流檢測元件各自分別將采集到的電流傳輸?shù)娇删幊炭刂破?。其中，直流母線的輸入電流為通過三相橋式不可控整流電路對供電電源(電機)的輸出電流進行全橋整流后的電流。還需要說明的是，通過斷路器對供電電源的輸出電流進行電路保護。
[0035]步驟S410:可編程控制器基于各IGBT的電阻和采集到的電流計算當前導通比下各IGBT的功率，將當前導通比下各IGBT的功率與各IGBT的功率性能指標進行匹配，判斷各IGBT是否正常工作；其中，各IBGT的電阻和功率性能指標由IBGT的生產(chǎn)廠家提供。
[0036]步驟S411:若步驟S410的匹配結(jié)果為成功，則說明匹配成功的IGBT正常工作，差相控制有效；
[0037]步驟S412:若步驟S410的匹配結(jié)果為不成功，則說明匹配不成功的IGBT非正常工作，差相控制有誤差，需要對IGBT進行更換或檢修。[0038]在本實施例中，電壓檢測元件為霍爾電壓傳感器UM ；電流檢測元件為電流傳感器，即第一電流檢測元件為第一電流傳感器LM1，第二電流檢測元件為第二電流傳感器LM2，第三電流檢測元件為第三電流傳感器LM3 ;不控整流電路為三相橋式不可控整流電路；電機為柴油發(fā)電機組FD。
[0039]當本發(fā)明實施例提供的制動控制系統(tǒng)設(shè)置在電動輪礦用車上工作時，柴油發(fā)電機組FD發(fā)出的交流電首先進入交流斷路器，經(jīng)交流斷路器控制后經(jīng)三相橋式不可控整流電路全橋整流。三相橋式不可控整流電路將交流電變換成直流電,并以直流母線的形式輸出。當電緩行制動時，礦用車將行駛的慣性能量或勢能等通過傳動系統(tǒng)傳遞給輪轂電機。電機以發(fā)電方式工作，電機轉(zhuǎn)子軸上的動能將轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽四芰拷?jīng)過逆變器的反向二極管回饋到直流側(cè)。在電機的發(fā)電過程中，產(chǎn)生的電機制動力矩經(jīng)傳動系統(tǒng)對驅(qū)動輪施加制動，產(chǎn)生制動力。同時，電力驅(qū)動控制器控制制動電阻箱工作，以消耗電機發(fā)出的電能，從而維持直流母線電壓的穩(wěn)定。電壓傳感器和電流傳感器分別每周期采集直流母線電壓Um和直流母線電流Im，并通過CAN總線發(fā)送到可編程控制器參與整車控制，同時也用于制動控制。假設(shè)制動動作電壓閥值為1100V，母線最高電壓小于1200V，制動停止電壓為1000V，制動控制原理按以下三種方式執(zhí)行:
[0040]a)當可編程控制器接收到從主控制器輸出的電制動允許信號Uzy時，可編程控制器隨即打開風機控制通路。同時，基于電壓傳感器輸出的直流母線電壓Um檢測直流母線電壓仏的上升速率，可編程控制器啟動制動控制，兩只主制動IGBT (T1、T2)的導通比根據(jù)直流母線電壓Um的上升速率而定，從而將直流母線電壓Um控制在1200V以內(nèi)，此設(shè)計方式極好地保證直流母線電壓Um的平穩(wěn)，極大地提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。
[0041]b)當可編程控制器接收到從主控制器輸出的緊急制動信號時，可編程控制器隨即打開風機IGBT，并將兩路IGBT均完全打開，即以最大的制動功率進行制動，提高整車安全性。
[0042]c)當可編程控制器沒有`接到制動允許信號Uzy，而連續(xù)多次檢測到直流母線電壓Uffl超過1100V時，可編程控制器自動投入，首先啟動直流風機，使風機路導通。其次，通過CAN總線發(fā)出制動啟動信號和適用的IGBT導通比到IGBT，兩只主制動IGBT (Tl、T2)的導通比根據(jù)直流母線電壓Um的上升速率而定，從而將直流母線電壓Um控制在1200V以內(nèi)，此設(shè)計方式極好地保證直流母線電壓Um的平穩(wěn)，極大地提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。需要說明的是，連續(xù)檢測到直流母線電壓Um超過1100V時的次數(shù)可根據(jù)實際要求而設(shè)定。
[0043]這里還需要說明的是，本發(fā)明實施例還在直流風機上串聯(lián)功率電阻，在需要較小制動的情況下，僅需風機路工作而無需大功率制動電阻工作，極大地減少了能量的消耗，從而提高了整車在行駛時的燃油經(jīng)濟性。
[0044]本發(fā)明實施例提供的制動控制系統(tǒng)及方法，可編程控制器根據(jù)電壓傳感器采集到的直流母線上的電壓，將兩個IGBT的導通比輸出到IGBT中，以實現(xiàn)兩路IGBT的差相控制，每路IGBT在啟動時的消耗電流斜坡上升，從而在保證了直流母線電壓平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，極大提高了整車在行駛時的平穩(wěn)性。本發(fā)明實施例還使制動控制部分與整流部分共直流母線，從物理連接上更加接近，實現(xiàn)了制動與整流的一體化控制。另外，在本發(fā)明實施例的整流部分中，采用了三相全橋無控整流，從而實現(xiàn)了整流部分的高功率密度、高效、高可靠性和低整車設(shè)計成本。本發(fā)明實施例還在整流部分的前端增加了一只大功率斷路器，從而提高了整車在行駛時的安全性。
[0045]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種制動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:直流母線、至少兩個IGBT、至少兩個制動電阻、電壓檢測元件及可編程控制器；所述制動電阻各自分別與所述IGBT串聯(lián)組成至少兩路制動串聯(lián)電路，所述制動串聯(lián)電路與所述電壓檢測元件相互并聯(lián)的設(shè)置在所述直流母線上；所述電壓檢測元件的輸出端與所述可編程控制器的輸入端連接，所述可編程控制器的輸出端與所述IGBT的輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的制動控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:直流風機、風機IGBT及風機電阻；所述直流風機、所述風機IGBT及所述風機電阻組成風機串聯(lián)電路，所述風機串聯(lián)電路與所述直流母線連接；所述風機IGBT的輸入端與所述可編程控制器的輸出端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的制動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述IGBT包括:第一IGBT和第二IGBT ;所述制動電阻包括:第一制動電阻和第二制動電阻；所述第一 IGBT與所述第一制動電阻串聯(lián)組成第一制動串聯(lián)電路，所述第二 IGBT與所述第二制動電阻串聯(lián)組成第二制動串聯(lián)電路；所述第一制動串聯(lián)電路、所述第二制動串聯(lián)電路和所述電壓檢測元件相互并聯(lián)在所述直流母線上。
4.如權(quán)利要求3所述的制動控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:第一電流檢測元件、第二電流檢測元件及第三電流檢測元件；所述第一電流檢測元件設(shè)置在所述直流母線上，所述第二電流檢測元件串聯(lián)在所述第一制動串聯(lián)電路中，所述第三電流檢測元件串聯(lián)在所述第二制動串聯(lián)電路中；第一電流檢測元件、第二電流檢測元件和第三電流檢測元件的輸出端均與所述可編程控制器的輸入端連接。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的制動控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:電機和不控整流電路；所述電機的輸出端通過所述不控整流電路與所述直流母線連接。
6.如權(quán)利要求5所述的制動控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:斷路器；所述斷路器設(shè)置在所述電機與所述不控整流電路之間。
7.一種制動控制方法，其特征在于，包括: 采集直流母線上的電壓，得到所述直流母線上電壓的上升速率； 根據(jù)所述電壓的上升速率對并聯(lián)在所述直流母線之間的至少兩個IGBT的導通比進行調(diào)整，以實現(xiàn)對所述IGBT的差相控制，使所述直流母線上的電壓低于母線最高閾值電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的制動控制方法，其特征在于，還包括: 采集所述直流母線和IGBT路上的電流； 由采集到的電流計算當前導通比下所述IGBT的功率，將當前導通比下所述IGBT的功率與所述IGBT的功率性能指標進行匹配，判斷所述IGBT是否正常工作； 若匹配成功，則說明所述IGBT正常工作，差相控制有效； 若匹配不成功，則說明所述IGBT非正常工作，差相控制有誤差，對所述IGBT進行更換或檢修。
9.如權(quán)利要求7或8所述的制動控制方法，其特征在于，所述直流母線的輸入電流為對供電電源的輸出電流進行全橋整流后的電流。
10.如權(quán)利要求9所述的制動控制方法，其特征在于，還包括: 對所述供電電源的輸出電流進行電路保護。
【文檔編號】B60L7/02GK103818263SQ201310694835
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】張建明, 何適, 虢勁松, 徐代友 申請人:航天重型工程裝備有限公司