CN102079311B - 轨道车四驱控制系统、方法及轨道车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轨道车四驱控制系统、方法及轨道车，属轨道车四驱控制领域。该系统包括：主、从变频器和控制器；所述控制器与所述主变频器通信连接，能控制所述主变频器驱动主电动机；所述主变频器与所述从变频器通信连接，能根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机。该控制系统解决了现有四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，前、后轮驱动电动机电流偏差过大，使得驱动轮不能同步的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车四驱控制领域，特别是涉及一种轨道车四驱控制系统、方法及轨道车。
背景技术
在传统的传动系统中，当各执行机构输入功率较大，或各执行机构之间的距离较远时，一般采用独立控制的非刚性联接传动方式，将前、后驱动轮分别通过独立控制的电动机驱动，即实行多电机同步驱动。目前的四轮驱动的轨道车多采用多电机同步驱动系统，但在同步驱动系统中，由于系统受诸多因素的影响，特别是现有的四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，会造成各部分产生不同程度的波动，使负载分配不均匀，造成各驱动轮的不同步运行等问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施方式提供一种轨道车四驱控制系统、方法及轨道车，解决了现有的四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，前、后驱动轮电动机电流偏差过大，造成各驱动轮不同步运行的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明实施方式一种轨道车四驱控制系统，包括：
驱动从电动机的从变频器、驱动主电动机并控制从变频器的主变频器和控制所述主变频器的控制器；
所述控制器与所述主变频器通信连接，能控制所述主变频器驱动主电动机；
所述主变频器与所述从变频器通信连接，能根据侦测的负载情况控制所述从变频器驱动从电动机。
本发明实施方式还提供一种轨道车四驱控制方法，结合上述的轨道车四驱控制系统使用，包括：
根据所接收的由控制器发送的方向指令和给定频率驱动主电动机；并按所述方向指令和给定频率控制从变频器驱动从电动机；
在控制过程中，根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机。
本发明实施方式进一步提供一种轨道车，包括车体、车轮、主、从电动机和控制主、从电动机的四驱控制系统，其特征在于，所述四驱控制系统采用上述的四驱控制系统。
通过本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中通过控制器控制主变频器，而主变频器控制从变频器，并且主变频器可根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机，实现主从同步控制。使得四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，可及时调节，避免了前后驱动轮的电动机电流偏差过大，保证了各驱动轮的同步运行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的四驱控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的四驱控制系统的具体结构框图；
图3为本发明实施例提供的四驱控制系统的主变频器的结构框图；
图4为本发明实施例提供的四驱控制系统的从变频器的结构框图；
图5为本发明实施例提供的四驱控制系统的控制器的结构框图；
图6为本发明实施例提供的四驱控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例提供一种轨道车四驱控制系统，是一种主从同步控制系统，如图1所示，该系统包括：主、从变频器2、3和控制器1；
其中，控制器1与主变频器2通信连接，能控制所述主变频器1驱动主电动机4，主电动机4可作为驱动前驱动轮(前桥)的动力装置；
控制器1与主变频器2通信连接具体可将控制器1的转向指令控制端和给定频率控制端经数模转换模块(D/A模块)分别与主变频器2的转向指令输入端和给定频率输入端连接。
主变频器2与从变频器3通信连接，能根据侦测的负载变化状态控制从变频器3驱动从电动机5；从电动机5可作为驱动后驱动轮(后桥)的动力装置。主变频器2与从变频器3可通过高速通讯光纤连接，以提高通信传输效率，保证实时性。
如图2所示，上述控制系统的基础上还可以设置两个制动电阻，其中一个制动电阻连接在所述主变频器上，另一个制动电阻连接在所述从变频器上。用于当电动机(主或从电动机)处于制动或减速状态时，整流电压增高，能量消耗在制动电阻上，达到稳定控速的效果。
上述控制系统中还可以设置驱动前、后车轮的主、从电动机，形成包括动力装置和控制系统的四驱控制系统，其中主电动机的控制端与主变频器连接，从电动机的控制端与从变频器连接，分别由主、从变频器驱动进行正转或反转，驱动轨道车前进或后退。
如图3所示，上述控制系统的主变频器2设置力矩与制动联锁控制模块20，该力矩与制动联锁控制模块20与主电动机4制动装置的控制器连接，根据主电动机4的输出转矩控制主电动机4的制动装置，
如图4所示，上述控制系统的从变频器3也设置力矩与制动联锁控制模块30，该力矩与制动联锁控制模块30与从电动机5制动装置的控制器连接，根据从电动机的输出转矩控制从电动机5的制动装置。
利用主、从变频器2、3设置的力矩与制动联锁控制模块20、30，可实现电动机力矩与制动信号的联锁控制，如当轨道车起步时，力矩与制动联锁控制模块检测到电动机(主、从电动机)的输出转矩大于预设值，则控制制动装置松开制动，此时轨道车车轮在电动机驱动下顺利实现起步；而停车时，力矩与制动联锁控制模块检测到电动机(主、从电动机)的输出转矩小于或等于预设值，则控制制动装置进行制动，此时轨道车车轮在制动装置(如电动机轴的抱闸)制动力下抱紧，实现停车。
如图2所示，上述控制系统中的主、从变频器2、3均可以设置电流反馈端，各电流反馈端均通过模数转换模块(A/D模块)回连至所述控制器，由控制器根据电流反馈的状态进一步控制主、从变频器驱动主、从电动机。
如图2所示，上述控制系统中的主、从变频器均设有报警信号输出端，各报警信号输出端均通过继电器输入输出接口模块(继电器I/O接口模块)与控制器连接，向控制器提供报警信号，以便控制器根据报警信号进行报警。
如图3所示，主变频器还设有负载侦测模块、频率调整模块和频率发送模块；
其中，负载侦测模块用于侦测主电动机负载变化状态；频率调整模块用于根据所述负载侦测模块侦测的负载变化状态调整当前频率；频率发送模块用于将频率调整模块调整的当前频率向从变频器发送。
如图5所示，上述控制系统中的控制器具体包括：转向指令设置模块、频率设置模块、发送模块、电流反馈处理模块和报警处理模块；
其中，所述转向指令设置模块，与发送模块连接，用于设置发送给主变频器的方向指令；
所述频率设置模块，与发送模块连接，用于设置发送给主变频器的给定频率；
所述发送模块，用于向主变频器发送所述转向指令设置模块设置的方向指令，及发送频率设置模块发送的给定频率；
所述电流反馈处理模块，用于对主、从变频器反馈的电流信号进行处理；
所述报警处理模块，用于对主、从变频器发回的报警信号进行处理，以发出报警。
上述轨道车四驱控制系统，通过将主变频器受控于控制器，从变频器受控于主变频器，主变频器可根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机，实现了主从同步控制。使得四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，可及时调节，避免了前后驱动轮的电动机电流偏差过大，保证了各驱动轮的同步运行。并且，在主、从变频器均设置力矩与制动联锁控制模块，实现对电动机力矩与制动信号联锁控制，方便实现半坡启动的同时，也避免了停止时滑车的问题。
上述轨道车四驱控制系统既具有快速的动态响应又具备半坡启动或停车不滑坡的性能，适用于车重6吨的轨道车，速度可达到2.5米/秒，爬坡倾斜度达30度。
如图6所示，本发明实施例还提供一种轨道车四驱控制方法，可结合上述的轨道车四驱控制系统使用，该方法包括：
步骤S31，主变频器根据所接收的由控制器发送的方向指令和给定频率驱动主电动机；
步骤S32，主变频器按所述方向指令和给定频率控制从变频器驱动从电动机；
步骤S33，在控制过程中，主变频器根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机。
这样通过将主变频器受控于控制器，从变频器受控于主变频器，主变频器可根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机，实现了主从同步控制。使得四驱轨道车在弯道、斜坡时负载不平衡的工况下，可及时调节，避免了前后驱动轮的电动机电流偏差过大，保证了各驱动轮的同步运行。
上述方法中，当主变频器检测主、从电动机的输出转矩大于预设值时通过主、从变频器控制主、从电动机制动装置的控制器使主、从电动机的制动装置松开制动；
当主变频器检测主、从电动机的输出转矩小于或等于预设值时通过主、从变频器控制主、从电动机制动装置的控制器使主、从电动机的制动装置进行制动。
通过上述处理，实现对电动机力矩与制动信号联锁控制，方便实现半坡启动的同时，也避免了停止时滑车的问题。
下面结合图2对本发明实施例给出的轨道车四驱控制系统作进一步具体说明。
该控制系统包括：两台电动机，其中一台为控制前轮的主电动机，另一台为控制后轮的从电动机；
与电动机配合的两台行走变频器，其中一台为驱动主电动机的主变频器、另一台为驱动从电动机的从变频器；主变频器通过光纤(可采用高速通讯光纤)连接从变频器；
主、从变频器上各连接有一个制动电阻，当电动机处于制动或减速状态时，整流电压增高，能量消耗在制动电阻上，达到稳定控速的作用。
A/D模块、A/D模块和继电器I/O模块；
控制主变频器的控制器，控制器可采用单片机或PLC(可编程控制器)；
控制器的转向指令控制端和给定频率控制端经D/A模块分别与主变频器的转向指令输入端和给定频率输入端连接，其中，控制器的转向指令控制端经D/A模块后，再经继电器I/O接口模块与主变频器的转向指令输入端连接，以便可根据报警信号断开向主变频器输出的方向指令，使轨道车停车；
主、从变频器设置的电流反馈端均通过A/D模块回连至所述控制器；
主、从变频器设置的报警信号输出端均通过继电器I/O接口模块与控制器连接。
实际连接时，各元件之间的相互连接及外部设备的接线均可采用端子于连接，每个端子分别标有端子排名称及端子号。
上述控制系统用在轨道车中，工作时，控制器向主变频器发出方向指令，并将给定频率同时发给主变频器，主变频器接收的频率是控制器给定的固定频率，主变频器自动侦测负载变化，将当前频率通过与从变频器连接的光纤发送给从变频器，从而驱动主、从电动机工作。并且，由于主变频器自动侦测负载变化，并根据侦测的负载变化状态控制从变频器驱动从电动机，实现了主从同步驱动，避免了前后驱动轮的电动机电流偏差过大，保证了各驱动轮的同步运行。
当轨道车启动时，主、从变频器检测主、从电动机的输出转矩大于预设值时，会打开主、从电动机的抱闸，车轮没有制动力限制，顺利起步；
当轨道车停车时，主、从变频器检测主、从电动机的输出转矩小于预设值时，会关闭主、从电动机的抱闸，相当于启动制动而停车。
本发明实施例进一步提供一种四驱轨道车，包括车体、车轮、主、从电动机和控制主、从电动机的四驱控制系统，该四驱控制系统采用上述的四驱控制系统。该轨道车可解决因负载分配不均，导致的主从同步电机电流偏差较大，前、后轮速度不同步，以及半坡启动不方便或停止时滑车等问题。
综上所述，本发明实施例提供的控制系统和方法很好的解决了四驱轨道车因负载分配不均，导致的主从同步电机电流偏差较大，前、后轮速度不同步，以及半坡启动不方便或停止时滑车等问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种轨道车四驱控制系统，其特征在于，包括：
主、从变频器和控制器；
所述控制器与所述主变频器通信连接，能控制所述主变频器驱动主电动机；
所述主变频器与所述从变频器通信连接，能根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机；
所述系统还包括：两个制动电阻，一个制动电阻连接在所述主变频器上，另一个制动电阻连接在所述从变频器上。
2.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
驱动前、后车轮的主、从电动机，所述主电动机的控制端与所述主变频器连接，所述从电动机的控制端与所述从变频器连接。
3.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述主变频器包括：与主电动机制动装置的控制器连接，并根据主电动机的输出转矩控制主电动机制动装置的力矩与制动联锁控制模块；
所述从变频器包括：与从电动机制动装置的控制器连接，根据从电动机的输出转矩控制从电动机制动装置的力矩与制动联锁控制模块。
4.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述主、从变频器均设有电流反馈端，各电流反馈端均通过模数转换模块回连至所述控制器。
5.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述控制器与所述主变频器通信连接包括：
所述控制器的转向指令控制端和给定频率控制端经数模转换模块分别与所述主变频器的转向指令输入端和给定频率输入端连接。
6.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述主、从变频器均设有报警信号输出端，各报警信号输出端均通过继电器输入输出接口模块与所述控制器连接。
7.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述主变频器设有用于侦测主电动机负载变化的负载侦测模块、根据所述负载侦测模块侦测的负载变化状态调整当前频率的频率调整模块和将所述当前频率向所述从变频器发送的频率发送模块。
8.根据权利要求1所述的轨道车四驱控制系统，其特征在于，所述控制器包括：
转向指令设置模块、频率设置模块、发送模块、电流反馈处理模块和报警处理模块；
所述转向指令设置模块，用于设置发送给主变频器的方向指令；
所述频率设置模块，用于设置发送给主变频器的给定频率；
所述发送模块，用于向主变频器发送所述转向指令设置模块设置的方向指令，及发送频率设置模块发送的给定频率；
所述电流反馈处理模块，用于对主、从变频器反馈的电流信号进行处理；
所述报警处理模块，用于对主、从变频器发回的报警信号进行处理，以发出报警。
9.一种轨道车四驱控制方法，其特征在于，结合上述权利要求1～8任一项所述的轨道车四驱控制系统使用，包括：
根据所接收的由控制器发送的方向指令和给定频率驱动主电动机；并按所述方向指令和给定频率控制从变频器驱动从电动机；
在控制过程中，根据侦测的负载变化状态控制所述从变频器驱动从电动机。
10.根据权利要求9所述的轨道车四驱控制方法，其特征在于，还包括：
当检测主、从电动机的输出转矩大于预设值时通过主、从变频器控制主、从电动机制动装置的控制器使主、从电动机的制动装置松开制动；
当检测主、从电动机的输出转矩小于或等于预设值时通过主、从变频器控制主、从电动机制动装置的控制器使主、从电动机的制动装置进行制动。
11.一种轨道车，包括车体、车轮、主、从电动机和控制主、从电动机的四驱控制系统，其特征在于，所述四驱控制系统采用上述权利要求1、3～8任一项所述的四驱控制系统。
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