CN101800507A

CN101800507A - 直流电源永磁同步交流电动机调速器

Info

Publication number: CN101800507A
Application number: CN201010109533A
Authority: CN
Inventors: 郑昌陆; 郑益飞
Original assignee: Shenchuan Electrical Co Ltd Shanghai
Current assignee: Shenchuan Electrical Co Ltd Shanghai
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明涉及电动机的速度调节装置，具体涉及一种直流电源永磁同步交流电动机调速器。该调速器包括输入接触器、熔断器、输入滤波器、上电电阻、逆变电路及控制电路，其通过功率开关管构成的三相桥式逆变电路得到频率可调的控制交流电拖动交流永磁同步电机的电压；通过调节方向和速度控制器，可以自由平滑的运行电机车，在下坡和减速时段具有能量回馈功能。本发明采用现代控制技术，使得矿用电机车具有可靠性强、牵引力大、维护量小、节电量高等优点。

Description

直流电源永磁同步交流电动机调速器

技术领域

本发明涉及电动机的速度调节装置，具体涉及一种直流电源永磁同步交流电动机调速器。

背景技术

目前我国矿用窄轨直流电源电机车大都采用直流电机驱动方式或异步电动机驱动方式。对应直流电动机的调速则采用电阻调速型或斩波调速方案。这种调速存在很多弊端，如：

1）耗电量大，直流牵引电阻调速机车，没有在下坡道运行对牵引电网发电反馈功能，所以直流牵引架线电阻调速机车的电力在启动和减速制动的过程中白白的消耗在电阻上。

2）维修量大，由于调速器的多触组触头、截片易在通、断操作过程中拉弧烧损，要经常打磨甚至更换，维修量大。

3）直流电动机损坏率高，由于直流电动机必须有的铜头整流子和碳刷，这就必然造成直流电动机的损坏量和维修量较大。

对应于异步电动机驱动方式则采用变频等方式控制，但异步电机及其控制又存在效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种直流电源永磁同步交流电动机调速器，该调速器包括有与蓄电池连接的输入控制电路及连接有同步交流电动机的逆变电路，并通过数字信号处理器实现对所述输入控制电路、逆变电路的控制及信号的输入与显示。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种直流电源永磁同步交流电动机调速器，包括有与蓄电池连接的输入控制电路及连接有同步交流电动机的逆变电路，并通过数字信号处理器实现对所述输入控制电路、逆变电路的控制及信号的输入与显示，所述输入控制电路由输入接触器Q1、熔断器FU1、FU2、上电接触器Q2、电阻R1、R2构成，其特征在于：所述逆变电路包括功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6，所述功率开关管的集电极和发射极分别并联有电容，其基极与所述数字信号处理器中的PWM驱动模块连接，其中功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极连通有蓄电池的正极；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极接蓄电池的负极；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与电机A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与电机B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与电机C相相连。

所述蓄电池的负极接有电阻RS,所述电阻RS两端连接有所述数字信号处理器中的电流与电压检测模块。

本发明的优点是：

1）牵引性能更好，在低频起动时，起动转矩大,能使交流永磁同步电机达到和超过直流电机的起动转矩和牵引特性。满足机车在低速时的最大起动牵引力，使机车带重载起动强劲有力。

2）维修量更小，永磁同步电机转子无线圈及换向铜头，司机控制器无触头，基本无因机械磨损造成的维修工作量。

3）节约电能，效率比较直流电机明显要高很多，同时在机车制动情况下，机车可以向电源装置充电，从而降低了电量消耗，加长了充电运行的里程，减少了电源装置充电次数。

4）延长电池使用寿命：在调速器中有电池管理系统，当电池电压下降到一定值时，调速器会报告电池电压不足故障并发出相关保护信号，防止电池过放电而受到损害，从而延长蓄电池使用寿命。

附图说明

附图1为本发明实施例直流电源永磁同步交流电动机调速器结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，标号分别表示：输入接触器Q1、上电接触器Q2、滤波电感L1、电流与电压检测模块1、上电接触器驱动模块2、输入接触器驱动模块3、PWM驱动模块4、位置信号驱动模块5、数字信号处理器6、蓄电池7、输入、显示装置8、交流永磁同步电动机M、位置传感器DR、电阻：R1、R2、R3、R4、R5、Rs；滤波电容：C1、C2、C3；功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6；熔断器：FU1、FU2；电容：Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、Cp5、Cp6。

参见图1，图中所示即为本发明中直流电源交流永磁同步电机变频调速器的结构原理图。其中蓄电池7两端电压经过直流接触器Q1、熔断器FU1、FU2、上电接触器Q2、上电电阻R1、R2构成的输入控制电路，再经过由滤波电容C1、C2、C3、均压电阻R3、R4、R5、滤波电感L1、功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6及电容：Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、Cp5、Cp6构成的逆变电路，产生可调频的电压送入交流永磁同步电动机M。数字信号处理器6具有电流与电压检测模块1、上电接触器驱动模块2、输入接触器驱动模块3、PWM驱动模块4和位置信号驱动模块5，用来驱动控制输入控制电路、逆变电路及交流永磁同步电动机M，并连接有输入、显示装置8，以实现装置的数字控制和可视输出。

在输入控制电路中：

上电接触器驱动模块2、输入接触器驱动模块3连接控制输入接触器Q1、上电接触器Q2，此部分为本领域技术人员习见的技术手段，在此不再赘述。

在逆变电路中：

均压电阻R3、R4、R5与滤波电容C1、C2、C3阻容并联后依次串联于蓄电池7的正负极之间，具体的既是：滤波电容C1与均压电阻R3并联，滤波电容C2与均压电阻R4并联，滤波电容C3与均压电阻R5并联，之后依次串联。

功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6的集电极和发射极分别单独并联有电容Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、Cp5、Cp6，既：功率开关管QT1集电极和发射极并联有电容Cp1，依次类推。功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6基极与数字信号处理器6中的PWM驱动模块4连接，并受其驱动控制。功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极连通有蓄电池7的正极；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极接蓄电池7的负极；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与交流永磁同步电动机M的A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与交流永磁同步电动机M的B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与交流永磁同步电动机M的C相相连。

交流永磁同步电动机M上设置有位置传感器信号DR，位置传感器信号DR连接到数字信号处理器6中的位置信号驱动模块5。

蓄电池7的负极还接有电阻RS,电阻RS两端连接有电流与电压检测模块1，当电池电压下降到一定值时，调速器会报告电池电压不足故障并发出相关保护信号，防止电池过放电而受到损害，从而延长蓄电池使用寿命。

Claims

1.一种直流电源永磁同步交流电动机调速器，包括有与蓄电池连接的输入控制电路及连接有同步交流电动机的逆变电路，并通过数字信号处理器实现对所述输入控制电路、逆变电路的控制及信号的输入与显示，所述输入控制电路由输入接触器Q1、熔断器FU1、FU2、上电接触器Q2、电阻R1、R2构成，其特征在于：所述逆变电路包括功率开关管QT1、QT2、QT3、QT4、QT5、QT6，所述功率开关管的集电极和发射极分别并联有电容，其基极与所述数字信号处理器中的PWM驱动模块连接，其中功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极连通有蓄电池的正极；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极接蓄电池的负极；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与电机A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与电机B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与电机C相相连。

2.根据权利要求1所述的一种直流电源永磁同步交流电动机调速器，其特征在于所述蓄电池的负极接有电阻RS,所述电阻RS两端连接有所述数字信号处理器中的电流与电压检测模块。