一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統技術方案

本發明專利技術一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統。該控制系統包括控制電氣匯總板、主腔體組合件、變頻系統組合、司控操作系統組件、主蓋板組合件、電源匯總板以及輔助司控器。該控制系統適用于煤礦井下蓄電池機車的變頻調速綜合電氣控制，包含逆變式變頻調速、司控，蓄電池綜合監控，空壓機壓力、溫度控制，速度檢測控制，瓦斯監測控制，機車車燈，喇叭等綜合控制。該控制系統體積小巧、集成度高、安全可靠、操作簡單。

【技術實現步驟摘要】
一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統
[0001 ] 本專利技術涉及對蓄電池供電的電機車的電氣控制
，特別涉及一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統。
技術介紹
目前，現有的蓄電池供電的電機車控制器主要有兩種型號:一種是用電阻限流來實現電機車調速的能耗制動，一種是用大功率電子元件驅動，它們的速度快慢通過IGBT斬波調節。傳統的能耗制動由于是用電阻吸收能量來實現控制，起動沖擊大，機械損耗高，單一機械制動，同時調速方面為有級調速，在能耗方面，電阻調速方式能耗高。采用斬波調速可節約30%的能耗費用，以電阻調速控制器為例，制動種類為單一機械制動，調速方式為有級調速無給定方式，起動牽引性能低，起動沖擊大，機械磨損大，故障率高，無電流制動方式，通斷情況為有弧通斷，由此產生了維修頻繁停產誤工時間長的缺陷。因此提供一種能耗小、效率高的電機車變頻調速綜合電氣控制系統，已成為急需解決的技術問題。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述缺陷，本專利技術提供一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統，該控制系統適用于煤礦井下蓄電池機車的變頻調速綜合電氣控制，包含逆變式變頻調速、司控，蓄電池綜合監控，空壓機壓力、溫度控制，速度檢測控制，瓦斯監測控制，機車車燈，喇叭等綜合控制。為達上述目的，本專利技術采取如下方案: 一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統，該控制系統包括控制電氣匯總板、主腔體組合件、變頻系統組合、司控操作系統組件、主蓋板組合件、電源匯總板以及輔助司控器，其特征在于: 控制電氣匯總板、變頻系統組合、主蓋板組合件以及司控操作系統組件通過安裝螺釘固定在主腔體組合件上； 變頻系統組合與司控操作系統組件相連，該變頻系統組合包括控制電路、IGBT模塊、濾波電容、電流傳感器； 司控操作系統組件包括單片機、壓力傳感器、電壓傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器、瓦斯傳感器，以及5個控制輸出端分別是速度報警輸出端、瓦斯報警輸出端、空壓機控制輸出端、空腔溫度控制輸出端以及電壓保護輸出端； 輔助司控器與司控操作系統組件相連。本專利技術具有以下優點和積極效果: I)調速平穩，調速范圍大，調速精度高=DTC控制技術能使三相交流電機達到和超過直流電機的啟動轉矩(如IHZ時最大轉矩達額定值的300%，是直流電機的1.5倍)，滿足電機車在低速時的最大起動牽引力，使機車帶重載起動強勁有力，避免重載啟動困難及彎道卡死；同時采用回饋制動方式將制動時電動機產生的電能回饋至蓄電池(回饋制動力矩約為正常力矩的15%-20%)。可實現0-50Hz無級調速。2)工作電壓范圍寬:正常工作電壓范圍為U額(1±25%)。3)能耗低，效率高:由于沒有起動電阻，故能節省一部分電能。同時，脈沖調速比串電阻調速的起動效率和調速效率也提高了 20%左右。4)集成度高:包含變頻調速、司控，蓄電池綜合監控，空壓機壓力、溫度控制，速度檢測控制，瓦斯監測控制，機車車燈，喇叭等綜合控制。5)安全可靠:具備完善的保護功能，過流、過壓、欠壓、過載保護功能齊全。6)操作簡單:所有功能均可通過外置按鈕或手柄完成，無需其他繁瑣的操作程序。7)體積小巧:高 X 寬 X 厚=890X645X330mm。【附圖說明】圖1為本專利技術的電機車變頻調速綜合電氣控制系統的主機結構圖； 圖2為本專利技術的控制系統的工作原理圖； 圖3為本專利技術的控制系統的控制示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術的實施方式做進一步的說明。該電機車變頻調速綜合電氣控制系統的主機結構圖如圖1所示。該控制系統包括控制電氣匯總板1、主腔體組合件2、變頻系統組合3、司控操作系統組件4、主蓋板組合件5、電源匯總板6。如圖1所示，首先將控制電氣匯總板1、變頻系統組合3通過安裝螺釘安裝在主腔體組合件2，上述過程完整正確安裝完畢后，將主蓋板組合件5、司控操作系統組件4安裝在主腔體組合件2上。該控制系統的工作原理圖如圖2所示。變頻系統組合與司控操作系統組件相連，該變頻系統組合包括控制電路、IGBT模塊、濾波電容、電流傳感器。司控操作系統組件包括單片機、壓力傳感器、電壓傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器、瓦斯傳感器，以及5個控制輸出端分別是速度報警輸出端、瓦斯報警輸出端、空壓機控制輸出端、空腔溫度控制輸出端以及電壓保護輸出端。輔助司控器與司控操作系統組件相連。該控制系統的控制示意圖如圖3所示。變頻系統組合采用DTC (直接轉矩控制)變頻調速技術，主要零部件包括控制電路、IGBT模塊、濾波電容以及電流傳感器，這些零部件均選用進口高性能優質產品，功能完善可靠性高。DTC控制技術可以能使三相交流電機達到和超過直流電機的啟動轉矩(如IHZ時最大轉矩達額定值的300%，是直流電機的1.5倍)，滿足電機車在低速時的最大起動牽引力，使機車帶重載起動強勁有力，避免重載啟動困難及彎道卡死；同時采用回饋制動方式將制動時電動機產生的電能回饋至蓄電池(回饋制動力矩約為正常力矩的15%-20%)。可實現0-50Hz無級調速，調速平穩，調速范圍大。它與傳統的直流機車系統比較，有交流電機可靠性高、司控器壽命長(采用微動開關，無觸頭磨損)、不用高耗能調速電阻、運行維護成本低等特點。司控操作系統組件包括單片機、壓力傳感器、電壓傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器、瓦斯傳感器，以及5個控制輸出端分別是速度報警輸出端、瓦斯報警輸出端、空壓機控制輸出端、空腔溫度控制輸出端以及電壓保護輸出端。其中電壓傳感器能夠精確測量機車蓄電池電壓、蓄電池電量，并獲得機車蓄電池電極絕緣電阻、機車電機絕緣電阻，通過司控操作系統組件調整電壓保護輸出端的輸出控制信號，來避免機車蓄電池過放電，從而延長蓄電池的使用壽命。司控操作系統組件能夠采集瓦斯傳感器的頻率信號，并能根據預設定的瓦斯濃度控制點自動切斷或恢復控制系統的對外供電。從而實現瓦斯斷電保護的目的。司控操作系統組件能夠采集機車轉速傳感器輸出的頻率信號，并能根據預設定的速度控制點調節蓄電池機車的電機正轉、反轉、轉速，從而實現機車控制，防止蓄電池機車的運行速度過快而發生危險。司控操作系統組件能夠采集溫度傳感器輸出的電流信號，并能根據預設定的溫度控制空腔溫度控制輸出端的輸出，防止控制箱內的溫度過高而引起控制箱運行故障。控制系統內置電路能夠根據調速電位器的輸出電阻控制相應照明燈及警示燈的工作電源，從而實現照明燈及警示燈的自動控制。當按下喇叭控制按鈕時，喇叭的電源接通，喇叭報警；當松開時，電源斷開，喇叭停止報警。司控操作系統組件能夠采集機車制動用空壓機出口溫度及壓力傳感器輸出的電流信號，并根據預設的溫度及壓力控制點控制該空壓機工作電源，從而起到自動控制空壓機的目的，也可通過控制系統操縱面板上的手動手柄，手動控制空壓機的運行。本專利技術除了使用在煤礦井下的蓄電池機車的進行變頻調速及綜合控制外，還可以用在其他的直流工作的設備的變頻調速場合。本專利技術的保護范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本專利技術進行各種改動和變形而不脫離本專利技術的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本專利技術權利要求及其等同技術的范圍內，則本專利技術的意圖也包含這些改動和變形在內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統，該控制系統包括控制電氣匯總板、主腔體組合件、變頻系統組合、司控操作系統組件、主蓋板組合件、電源匯總板以及輔助司控器，其特征在于：控制電氣匯總板、變頻系統組合、主蓋板組合件以及司控操作系統組件通過安裝螺釘固定在主腔體組合件上；變頻系統組合與司控操作系統組件相連，該變頻系統組合包括控制電路、IGBT模塊、濾波電容、電流傳感器；司控操作系統組件包括單片機、壓力傳感器、電壓傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器、瓦斯傳感器，以及5個控制輸出端分別是速度報警輸出端、瓦斯報警輸出端、空壓機控制輸出端、空腔溫度控制輸出端以及電壓保護輸出端；輔助司控器與司控操作系統組件相連。

【技術特征摘要】
1.一種電機車變頻調速綜合電氣控制系統，該控制系統包括控制電氣匯總板、主腔體組合件、變頻系統組合、司控操作系統組件、主蓋板組合件、電源匯總板以及輔助司控器，其特征在于: 控制電氣匯總板、變頻系統組合、主蓋板組合件以及司控操作系統組件通過安裝螺釘固定在主腔體組合件上； 變頻系統組合與司控操作系統組件相連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊章華，張兆峰，
申請(專利權)人：宜昌兆峰自動化儀表有限責任公司，
類型：發明
國別省市：