專利名稱：軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)、方法及軌道車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道車四驅(qū)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)、方法及 軌道車。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)中，當(dāng)各執(zhí)行機構(gòu)輸入功率較大，或各執(zhí)行機構(gòu)之間的距離較 遠時，一般采用獨立控制的非剛性聯(lián)接傳動方式，將前、后驅(qū)動輪分別通過獨立控制的電動 機驅(qū)動，即實行多電機同步驅(qū)動。目前的四輪驅(qū)動的軌道車多采用多電機同步驅(qū)動系統(tǒng)，但 在同步驅(qū)動系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)受諸多因素的影響，特別是現(xiàn)有的四驅(qū)軌道車在彎道、斜坡時 負載不平衡的工況下，會造成各部分產(chǎn)生不同程度的波動，使負載分配不均勻，造成各驅(qū)動 輪的不同步運行等問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明實施方式提供一種軌道車四驅(qū)控制系 統(tǒng)、方法及軌道車，解決了現(xiàn)有的四驅(qū)軌道車在彎道、斜坡時負載不平衡的工況下，前、后驅(qū) 動輪電動機電流偏差過大，造成各驅(qū)動輪不同步運行的問題。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明實施方式一種軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動從電動機的從變頻器、驅(qū)動主電動機并控制從變頻器的主變頻器和控制所述 主變頻器的控制器；所述控制器與所述主變頻器通信連接，能控制所述主變頻器驅(qū)動主電動機；所述主變頻器與所述從變頻器通信連接，能根據(jù)偵測的負載情況控制所述從變頻 器驅(qū)動從電動機。本發(fā)明實施方式還提供一種軌道車四驅(qū)控制方法，結(jié)合上述的軌道車四驅(qū)控制系 統(tǒng)使用，包括根據(jù)所接收的由控制器發(fā)送的方向指令和給定頻率驅(qū)動主電動機；并按所述方向 指令和給定頻率控制從變頻器驅(qū)動從電動機；在控制過程中，根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū)動從電動機。本發(fā)明實施方式進一步提供一種軌道車，包括車體、車輪、主、從電動機和控制主、 從電動機的四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述四驅(qū)控制系統(tǒng)采用上述的四驅(qū)控制系統(tǒng)。通過本發(fā)明實施方式提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施方式中通過控制器控 制主變頻器，而主變頻器控制從變頻器，并且主變頻器可根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所 述從變頻器驅(qū)動從電動機，實現(xiàn)主從同步控制。使得四驅(qū)軌道車在彎道、斜坡時負載不平衡 的工況下，可及時調(diào)節(jié)，避免了前后驅(qū)動輪的電動機電流偏差過大，保證了各驅(qū)動輪的同步 運行。


圖1為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制系統(tǒng)的主變頻器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制系統(tǒng)的從變頻器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制系統(tǒng)的控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的四驅(qū)控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明實施例提供一種軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，是一種主從同步控制系統(tǒng)，如圖1 所示，該系統(tǒng)包括主、從變頻器2、3和控制器1 ；其中，控制器1與主變頻器2通信連接，能控制所述主變頻器1驅(qū)動主電動機4，主 電動機4可作為驅(qū)動前驅(qū)動輪(前橋)的動力裝置；控制器1與主變頻器2通信連接具體可將控制器1的轉(zhuǎn)向指令控制端和給定頻率 控制端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(D/A模塊)分別與主變頻器2的轉(zhuǎn)向指令輸入端和給定頻率輸入 端連接。主變頻器2與從變頻器3通信連接，能根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制從變頻器3 驅(qū)動從電動機5 ；從電動機5可作為驅(qū)動后驅(qū)動輪(后橋)的動力裝置。主變頻器2與從 變頻器3可通過高速通訊光纖連接，以提高通信傳輸效率，保證實時性。如圖2所示，上述控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還可以設(shè)置兩個制動電阻，其中一個制動電 阻連接在所述主變頻器上，另一個制動電阻連接在所述從變頻器上。用于當(dāng)電動機(主或 從電動機)處于制動或減速狀態(tài)時，整流電壓增高，能量消耗在制動電阻上，達到穩(wěn)定控速 的效果。上述控制系統(tǒng)中還可以設(shè)置驅(qū)動前、后車輪的主、從電動機，形成包括動力裝置和 控制系統(tǒng)的四驅(qū)控制系統(tǒng)，其中主電動機的控制端與主變頻器連接，從電動機的控制端與 從變頻器連接，分別由主、從變頻器驅(qū)動進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，驅(qū)動軌道車前進或后退。如圖3所示，上述控制系統(tǒng)的主變頻器2設(shè)置力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊20，該力矩 與制動聯(lián)鎖控制模塊20與主電動機4制動裝置的控制器連接，根據(jù)主電動機4的輸出轉(zhuǎn)矩 控制主電動機4的制動裝置，如圖4所示，上述控制系統(tǒng)的從變頻器3也設(shè)置力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊30，該力 矩與制動聯(lián)鎖控制模塊30與從電動機5制動裝置的控制器連接，根據(jù)從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 控制從電動機5的制動裝置。利用主、從變頻器2、3設(shè)置的力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊20、30，可實現(xiàn)電動機力矩 與制動信號的聯(lián)鎖控制，如當(dāng)軌道車起步時，力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊檢測到電動機(主、 從電動機)的輸出轉(zhuǎn)矩大于預(yù)設(shè)值，則控制制動裝置松開制動，此時軌道車車輪在電動機 驅(qū)動下順利實現(xiàn)起步；而停車時，力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊檢測到電動機(主、從電動機) 的輸出轉(zhuǎn)矩小于或等于預(yù)設(shè)值，則控制制動裝置進行制動，此時軌道車車輪在制動裝置 (如電動機軸的抱閘)制動力下抱緊，實現(xiàn)停車。
如圖2所示，上述控制系統(tǒng)中的主、從變頻器2、3均可以設(shè)置電流反饋端，各電流 反饋端均通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A/D模塊)回連至所述控制器，由控制器根據(jù)電流反饋的狀態(tài) 進一步控制主、從變頻器驅(qū)動主、從電動機。如圖2所示，上述控制系統(tǒng)中的主、從變頻器均設(shè)有報警信號輸出端，各報警信號 輸出端均通過繼電器輸入輸出接口模塊(繼電器I/O接口模塊)與控制器連接，向控制器 提供報警信號，以便控制器根據(jù)報警信號進行報警。如圖3所示，主變頻器還設(shè)有負載偵測模塊、頻率調(diào)整模塊和頻率發(fā)送模塊；其中，負載偵測模塊用于偵測主電動機負載變化狀態(tài)；頻率調(diào)整模塊用于根據(jù)所 述負載偵測模塊偵測的負載變化狀態(tài)調(diào)整當(dāng)前頻率；頻率發(fā)送模塊用于將頻率調(diào)整模塊調(diào) 整的當(dāng)前頻率向從變頻器發(fā)送。如圖5所示，上述控制系統(tǒng)中的控制器具體包括轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊、頻率設(shè)置模 塊、發(fā)送模塊、電流反饋處理模塊和報警處理模塊；其中，所述轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊，與發(fā)送模塊連接，用于設(shè)置發(fā)送給主變頻器的方向 指令；所述頻率設(shè)置模塊，與發(fā)送模塊連接，用于設(shè)置發(fā)送給主變頻器的給定頻率；所述發(fā)送模塊，用于向主變頻器發(fā)送所述轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊設(shè)置的方向指令，及 發(fā)送頻率設(shè)置模塊發(fā)送的給定頻率；所述電流反饋處理模塊，用于對主、從變頻器反饋的電流信號進行處理；所述報警處理模塊，用于對主、從變頻器發(fā)回的報警信號進行處理，以發(fā)出報警。上述軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，通過將主變頻器受控于控制器，從變頻器受控于主變 頻器，主變頻器可根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū)動從電動機，實現(xiàn)了主從 同步控制。使得四驅(qū)軌道車在彎道、斜坡時負載不平衡的工況下，可及時調(diào)節(jié)，避免了前后 驅(qū)動輪的電動機電流偏差過大，保證了各驅(qū)動輪的同步運行。并且，在主、從變頻器均設(shè)置 力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊，實現(xiàn)對電動機力矩與制動信號聯(lián)鎖控制，方便實現(xiàn)半坡啟動的 同時，也避免了停止時滑車的問題。上述軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)既具有快速的動態(tài)響應(yīng)又具備半坡啟動或停車不滑坡 的性能，適用于車重6噸的軌道車，速度可達到2. 5米/秒，爬坡傾斜度達30度。如圖6所示，本發(fā)明實施例還提供一種軌道車四驅(qū)控制方法，可結(jié)合上述的軌道 車四驅(qū)控制系統(tǒng)使用，該方法包括步驟S31，主變頻器根據(jù)所接收的由控制器發(fā)送的方向指令和給定頻率驅(qū)動主電 動機；步驟S32，主變頻器按所述方向指令和給定頻率控制從變頻器驅(qū)動從電動機；步驟S33，在控制過程中，主變頻器根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū) 動從電動機。這樣通過將主變頻器受控于控制器，從變頻器受控于主變頻器，主變頻器可根據(jù) 偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū)動從電動機，實現(xiàn)了主從同步控制。使得四驅(qū)軌 道車在彎道、斜坡時負載不平衡的工況下，可及時調(diào)節(jié)，避免了前后驅(qū)動輪的電動機電流偏 差過大，保證了各驅(qū)動輪的同步運行。上述方法中，當(dāng)主變頻器檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大于預(yù)設(shè)值時通過主、從變頻器控制主、從電動機制動裝置的控制器使主、從電動機的制動裝置松開制動；當(dāng)主變頻器檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩小于或等于預(yù)設(shè)值時通過主、從變頻器 控制主、從電動機制動裝置的控制器使主、從電動機的制動裝置進行制動。通過上述處理，實現(xiàn)對電動機力矩與制動信號聯(lián)鎖控制，方便實現(xiàn)半坡啟動的同 時，也避免了停止時滑車的問題。下面結(jié)合圖2對本發(fā)明實施例給出的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)作進一步具體說明。該控制系統(tǒng)包括兩臺電動機，其中一臺為控制前輪的主電動機，另一臺為控制后 輪的從電動機；與電動機配合的兩臺行走變頻器，其中一臺為驅(qū)動主電動機的主變頻器、另一臺 為驅(qū)動從電動機的從變頻器；主變頻器通過光纖(可采用高速通訊光纖)連接從變頻器；主、從變頻器上各連接有一個制動電阻，當(dāng)電動機處于制動或減速狀態(tài)時，整流電 壓增高，能量消耗在制動電阻上，達到穩(wěn)定控速的作用。A/D模塊、A/D模塊和繼電器I/O模塊；控制主變頻器的控制器，控制器可采用單片機或PLC (可編程控制器)；控制器的轉(zhuǎn)向指令控制端和給定頻率控制端經(jīng)D/A模塊分別與主變頻器的轉(zhuǎn)向 指令輸入端和給定頻率輸入端連接，其中，控制器的轉(zhuǎn)向指令控制端經(jīng)D/A模塊后，再經(jīng)繼 電器I/O接口模塊與主變頻器的轉(zhuǎn)向指令輸入端連接，以便可根據(jù)報警信號斷開向主變頻 器輸出的方向指令，使軌道車停車；主、從變頻器設(shè)置的電流反饋端均通過A/D模塊回連至所述控制器；主、從變頻器設(shè)置的報警信號輸出端均通過繼電器I/O接口模塊與控制器連接。實際連接時，各元件之間的相互連接及外部設(shè)備的接線均可采用端子于連接，每 個端子分別標(biāo)有端子排名稱及端子號。上述控制系統(tǒng)用在軌道車中，工作時，控制器向主變頻器發(fā)出方向指令，并將給定 頻率同時發(fā)給主變頻器，主變頻器接收的頻率是控制器給定的固定頻率，主變頻器自動偵 測負載變化，將當(dāng)前頻率通過與從變頻器連接的光纖發(fā)送給從變頻器，從而驅(qū)動主、從電動 機工作。并且，由于主變頻器自動偵測負載變化，并根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制從變頻器 驅(qū)動從電動機，實現(xiàn)了主從同步驅(qū)動，避免了前后驅(qū)動輪的電動機電流偏差過大，保證了各 驅(qū)動輪的同步運行。當(dāng)軌道車啟動時，主、從變頻器檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大于預(yù)設(shè)值時，會打 開主、從電動機的抱閘，車輪沒有制動力限制，順利起步；當(dāng)軌道車停車時，主、從變頻器檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩小于預(yù)設(shè)值時，會關(guān) 閉主、從電動機的抱閘，相當(dāng)于啟動制動而停車。本發(fā)明實施例進一步提供一種四驅(qū)軌道車，包括車體、車輪、主、從電動機和控制 主、從電動機的四驅(qū)控制系統(tǒng)，該四驅(qū)控制系統(tǒng)采用上述的四驅(qū)控制系統(tǒng)。該軌道車可解決 因負載分配不均，導(dǎo)致的主從同步電機電流偏差較大，前、后輪速度不同步，以及半坡啟動 不方便或停止時滑車等問題。綜上所述，本發(fā)明實施例提供的控制系統(tǒng)和方法很好的解決了四驅(qū)軌道車因負載 分配不均，導(dǎo)致的主從同步電機電流偏差較大，前、后輪速度不同步，以及半坡啟動不方便 或停止時滑車等問題。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 主、從變頻器和控制器；所述控制器與所述主變頻器通信連接，能控制所述主變頻器驅(qū)動主電動機； 所述主變頻器與所述從變頻器通信連接，能根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻 器驅(qū)動從電動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括兩個制動電阻，一個制動電阻連接在所述主變頻器上，另一個制動電阻連接在所述從 變頻器上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 驅(qū)動前、后車輪的主、從電動機，所述主電動機的控制端與所述主變頻器連接，所述從電動機的控制端與所述從變頻器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主變頻器包括 與主電動機制動裝置的控制器連接，根據(jù)主電動機的輸出轉(zhuǎn)矩控制主電動機制動裝置的力 矩與制動聯(lián)鎖控制模塊；所述從變頻器包括與從電動機制動裝置的控制器連接，根據(jù)從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩控 制從電動機制動裝置的力矩與制動聯(lián)鎖控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主、從變頻器均 設(shè)有電流反饋端，各電流反饋端均通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊回連至所述控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器與所述主 變頻器通信連接包括所述控制器的轉(zhuǎn)向指令控制端和給定頻率控制端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與所述主變頻 器的轉(zhuǎn)向指令輸入端和給定頻率輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主、從變頻器均 設(shè)有報警信號輸出端，各報警信號輸出端均通過繼電器輸入輸出接口模塊與所述控制器連 接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主變頻器設(shè)有用 于偵測主電動機負載變化的負載偵測模塊、根據(jù)所述負載偵測模塊偵測的負載變化狀態(tài)調(diào) 整當(dāng)前頻率的頻率調(diào)整模塊和將所述當(dāng)前頻率向所述從變頻器發(fā)送的頻率發(fā)送模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括 轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊、頻率設(shè)置模塊、發(fā)送模塊、電流反饋處理模塊和報警處理模塊； 所述轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊，用于設(shè)置發(fā)送給主變頻器的方向指令；所述頻率設(shè)置模塊，用于設(shè)置發(fā)送給主變頻器的給定頻率；所述發(fā)送模塊，用于向主變頻器發(fā)送所述轉(zhuǎn)向指令設(shè)置模塊設(shè)置的方向指令，及發(fā)送 頻率設(shè)置模塊發(fā)送的給定頻率；所述電流反饋處理模塊，用于對主、從變頻器反饋的電流信號進行處理； 所述報警處理模塊，用于對主、從變頻器發(fā)回的報警信號進行處理，以發(fā)出報警。
10.一種軌道車四驅(qū)控制方法，其特征在于，結(jié)合上述權(quán)利要求1 9任一項所述的軌 道車四驅(qū)控制系統(tǒng)使用，包括根據(jù)所接收的由控制器發(fā)送的方向指令和給定頻率驅(qū)動主電動機；并按所述方向指令和給定頻率控制從變頻器驅(qū)動從電動機；在控制過程中，根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū)動從電動機。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軌道車四驅(qū)控制方法，其特征在于，還包括當(dāng)檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大于預(yù)設(shè)值時通過主、從變頻器控制主、從電動機制動 裝置的控制器使主、從電動機的制動裝置松開制動；當(dāng)檢測主、從電動機的輸出轉(zhuǎn)矩小于或等于預(yù)設(shè)值時通過主、從變頻器控制主、從電動 機制動裝置的控制器使主、從電動機的制動裝置進行制動。
12.一種軌道車，包括車體、車輪、主、從電動機和控制主、從電動機的四驅(qū)控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述四驅(qū)控制系統(tǒng)采用上述權(quán)利要求1 2、4 9任一項所述的四驅(qū)控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種軌道車四驅(qū)控制系統(tǒng)、方法及軌道車，屬軌道車四驅(qū)控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括主、從變頻器和控制器；所述控制器與所述主變頻器通信連接，能控制所述主變頻器驅(qū)動主電動機；所述主變頻器與所述從變頻器通信連接，能根據(jù)偵測的負載變化狀態(tài)控制所述從變頻器驅(qū)動從電動機。該控制系統(tǒng)解決了現(xiàn)有四驅(qū)軌道車在彎道、斜坡時負載不平衡的工況下，前、后輪驅(qū)動電動機電流偏差過大，使得驅(qū)動輪不能同步的問題。
文檔編號B61C17/12GK102079311SQ20101061124
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉輝, 劉道強, 官培雄, 戎志剛, 李明, 高敬義 申請人:深圳華強智能技術(shù)有限公司