一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及礦用永磁同步電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，它公開(kāi)了一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，包括蓄電池、主電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和負(fù)載電機(jī)，所述主電路包括逆變電路和濾波電路；所述驅(qū)動(dòng)電路架設(shè)在所述主電路和所述控制電路之間，所述蓄電池、驅(qū)動(dòng)電路分別與所述逆變電路輸入端相連，所述逆變電路輸出端與所述濾波電路輸入端相連，所述濾波電路輸出端與所述負(fù)載電機(jī)輸入端相連。本實(shí)用新型應(yīng)用電力電子功率變流器實(shí)現(xiàn)了交流電機(jī)的牽引變頻調(diào)速運(yùn)行，克服了直流牽引傳動(dòng)的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，延長(zhǎng)了電機(jī)車的使用壽命，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
【專利說(shuō)明】—種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦用永磁同步電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤礦企業(yè)一般采用軌道電機(jī)車來(lái)完成煤炭等礦石，以及礦工的短距離運(yùn)輸，常用的電機(jī)車有兩種:一種是應(yīng)用于地面的架線電機(jī)車，由廠內(nèi)架設(shè)的供電網(wǎng)線供電?’另一種是應(yīng)用于井下的電瓶電機(jī)車，由大容量鉛酸蓄電池組供電。目前這兩種電機(jī)車采用的牽引電機(jī)多數(shù)為直流電機(jī)，依靠晶閘管斬波或能耗電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速運(yùn)行，也就是說(shuō)多數(shù)礦用電機(jī)車采用的是直流牽引傳動(dòng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其牽引運(yùn)行。直流電機(jī)存在著體積大、重量重、維護(hù)工作量大，對(duì)多粉塵、潮濕、防爆等惡劣運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性較差等缺點(diǎn)?；谥绷鳡恳齻鲃?dòng)的礦用電機(jī)車在維護(hù)成本、節(jié)能降耗、可靠性等多個(gè)方面都遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，而永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕，免維護(hù)，防護(hù)性好，適宜運(yùn)行于多粉塵、潮濕、防爆等環(huán)境條件的諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0003]永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理以永磁體提供的磁通替代勵(lì)磁繞組勵(lì)磁,具有無(wú)電流勵(lì)磁，無(wú)電刷和滑環(huán)；損耗低，效率高；功率因素高；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多樣，靈活；體積小，重量輕；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等等優(yōu)點(diǎn)。交流牽弓I傳動(dòng)的礦用電機(jī)車在發(fā)揮電機(jī)車牽弓丨力、提高電機(jī)車運(yùn)用的可靠性、減少對(duì)電機(jī)車的維護(hù)工作量等各方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)，將來(lái)永磁同步電機(jī)來(lái)取代直流電機(jī)，交流牽引傳動(dòng)電機(jī)車取代直流牽引傳動(dòng)電機(jī)車是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是，目前交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為交流牽引傳動(dòng)礦用電機(jī)車的關(guān)鍵性核心技術(shù)模塊在技術(shù)研發(fā)上還遠(yuǎn)沒(méi)有走向成熟，它在技術(shù)上的不成熟，嚴(yán)重制約了交流傳動(dòng)礦用電機(jī)車的發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，以克服直流牽引傳動(dòng)的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，延長(zhǎng)了電機(jī)車的使用壽命，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄電池、主電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和負(fù)載電機(jī)，所述主電路包括逆變電路和濾波電路；所述控制電路包括主控制芯片DSP28035、SPWM輸出電路、短路保護(hù)電路和檢測(cè)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路架設(shè)在所述主電路和所述控制電路之間，所述蓄電池、驅(qū)動(dòng)電路分別與所述逆變電路輸入端相連，所述逆變電路輸出端與所述濾波電路輸入端相連，所述濾波電路輸出端與所述負(fù)載電機(jī)輸入端相連，所述采樣電路與主控制芯片DSP28035輸入端相連，所述主控制芯片DSP28035輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路采用基于PC929的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
[0007]優(yōu)選的，所述逆變電路采用三相電壓型全控橋逆變電路，將蓄電池電壓540V電壓逆變?yōu)槿?20V50Hz的交流電。
[0008]優(yōu)選的，所述濾波電路采用LC濾波電路，所述濾波電路的電感星形連接，電容星型連接，所述逆變電路輸出的交流電經(jīng)過(guò)所述濾波電路濾除諧波后，成為平滑的正弦波供給負(fù)載。
[0009]更優(yōu)選的，所述所述檢測(cè)電路包括溫度檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路；所述溫度檢測(cè)電路采用溫度傳感器PT100。
[0010]本實(shí)用新型使逆變裝置輸出相電壓為220V的三相工頻交流電，在蓄電池輸出電壓變化和負(fù)載等外部條件改變時(shí)，通過(guò)采樣電路將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)反饋回控制系統(tǒng)，抵抗干擾，保持穩(wěn)定電壓輸出，本實(shí)用新型應(yīng)用電力電子功率變流器實(shí)現(xiàn)了交流電機(jī)的牽引變頻調(diào)速運(yùn)行，克服了直流牽引傳動(dòng)的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，延長(zhǎng)了電機(jī)車的使用壽命，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型逆變電路原理圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型溫度檢測(cè)電路原理圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型電壓檢測(cè)電路原理圖；
[0015]圖5為本實(shí)用新型電流檢測(cè)電路原理圖；
[0016]圖6為本實(shí)用新型短路保護(hù)電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0018]如圖1所示的一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，包括蓄電池、主電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和負(fù)載電機(jī)，主電路包括逆變電路和濾波電路；控制電路包括主控制芯片DSP28035、SPWM輸出電路、短路保護(hù)電路和檢測(cè)電路，驅(qū)動(dòng)電路架設(shè)在主電路和所述控制電路之間，蓄電池、驅(qū)動(dòng)電路分別與逆變電路輸入端相連，逆變電路輸出端與所述濾波電路輸入端相連，濾波電路輸出端與負(fù)載電機(jī)輸入端相連，米樣電路與主控制芯片DSP28035輸入端相連，主控制芯片DSP28035輸出端與驅(qū)動(dòng)電路輸入端相連；驅(qū)動(dòng)電路采用基于PC929的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
[0019]如圖2所示，逆變電路采用三相電壓型全控橋逆變電路，將蓄電池電壓540V電壓逆變?yōu)槿?20V50HZ的交流電；基本工作方式為180°導(dǎo)電型，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為180° ,同一相上下橋臂交替導(dǎo)電的縱向換流方式,各相開(kāi)始導(dǎo)電的時(shí)間依次相差120。
[0020]濾波電路采用LC濾波電路，所述濾波電路的電感星形連接，電容星型連接，所述逆變電路輸出的交流電經(jīng)過(guò)所述濾波電路濾除諧波后，成為平滑的正弦波供給負(fù)載。
[0021]檢測(cè)電路包括溫度檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路；所述溫度檢測(cè)電路采用溫度傳感器PT10。
[0022]如圖3所示的溫度保護(hù)電路，由TL082產(chǎn)生2.17mA電流經(jīng)溫度傳感器PT100，此時(shí)Tl、T2兩端采集得隨溫度變化的電壓，經(jīng)高精度AD620放大得VTl = 0.208 X (49.4/5.1+1)=2.22V，經(jīng)限幅、濾波、電壓支撐即可送入單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換口。由于該控制系統(tǒng)測(cè)溫范圍為O?100°C，而在該溫度范圍內(nèi)PTlOO阻值變化為100 Ω?138Ω。變化范圍小，所以串上2Κ電阻使得當(dāng)溫度變化時(shí)總阻值變化不大。其中4R3是取電壓反饋至TL082“_”端使它輸出恒定電流。
[0023]如圖4所示的電壓檢測(cè)電路，當(dāng)直流側(cè)為600V時(shí)，由于是直流電壓，設(shè)N端為0，通過(guò)串電阻3Χ150ΚΩ分壓，計(jì)算Pl點(diǎn)電壓為VdcX (3R5+3R7) / (3R1+3R3+3R5+3R7)，代入數(shù)據(jù)得VPl = 225V，經(jīng)運(yùn)放算出P2點(diǎn)電壓VP2 = -VPl X 3R8/3R5,代入數(shù)據(jù)得-15V，再經(jīng)反向比例運(yùn)算得VO = -VP2X3R11/3R9，代入數(shù)據(jù)得VO = 3.3V。再經(jīng)濾波限幅即可輸入單片機(jī)。
[0024]如圖5所示的電流檢測(cè)電路，假設(shè)測(cè)量250A電流，根據(jù)傳感器資料可知，輸出電流為125mA(有效值)，取采樣電阻70 Ω得電壓8.75V。由于是正弦波需要整流位直流信號(hào)。假設(shè)在正半周，電壓經(jīng)反向比例1:1運(yùn)算從1D2輸出；在負(fù)半周，電壓直接從IDl輸出。此時(shí)點(diǎn)VIl電壓信號(hào)為直流負(fù)信號(hào)，經(jīng)1C6濾波可得到平穩(wěn)的直流信號(hào)，在經(jīng)反相比例運(yùn)算得VI2 = ;11父11?8/11?6，帶入數(shù)據(jù)得￥12 = 3.24V，正常情況下經(jīng)濾波和限幅就可送入單片機(jī)。
[0025]如圖6所示的短路保護(hù)電路，當(dāng)電流在設(shè)定值以下時(shí)，“ + ”端大于端，輸出為高電平；當(dāng)電流值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，端大于“ + ”端，輸出為低電平。短路時(shí)得低電平送入與非門，輸出SCl位低電平，過(guò)鎖存器輸出SC為低電平，則使74ACT244不輸出SPWM信號(hào)。圖中引入正反饋電阻2R5是防止短路信號(hào)1ut_USC在門限值附近有微小的干擾，輸出電壓會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)。引入二極管2D1是將一個(gè)跳變點(diǎn)固定在一個(gè)參考電壓值上。
[0026]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄電池、主電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和負(fù)載電機(jī)，所述主電路包括逆變電路和濾波電路；所述控制電路包括主控制芯片DSP28035、SPWM輸出電路、短路保護(hù)電路和檢測(cè)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路架設(shè)在所述主電路和所述控制電路之間，所述蓄電池、驅(qū)動(dòng)電路分別與所述逆變電路輸入端相連，所述逆變電路輸出端與所述濾波電路輸入端相連，所述濾波電路輸出端與所述負(fù)載電機(jī)輸入端相連，所述采樣電路與主控制芯片DSP28035輸入端相連，所述主控制芯片DSP28035輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路采用基于PC929的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路采用三相電壓型全控橋逆變電路，將蓄電池電壓540V電壓逆變?yōu)槿?20V50HZ的交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波電路采用LC濾波電路，所述濾波電路的電感星形連接，電容星型連接，所述逆變電路輸出的交流電經(jīng)過(guò)所述濾波電路濾除諧波后，成為平滑的正弦波供給負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括溫度檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路；所述溫度檢測(cè)電路采用溫度傳感器 PT100。
【文檔編號(hào)】H02P27/06GK204089657SQ201420516911
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】鄧永紅, 趙立永, 張全柱 申請(qǐng)人:華北科技學(xué)院