CN102624311A - 一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，包括电源、励磁开关、励磁绕组，还包括处理器、温度采集电路、模拟信号采集电路、AD转换器、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路、PWM输出处理电路、电源转换电路，本发明的励磁控制装置结构紧凑、体积较小、易于拆装，其操作简单，系统稳定，维护和检修简单方便，本发明的装置能有效地控制无刷发电机的输出功率。

Description

一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置
技术领域
本发明涉及励磁控制装置,特别是一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置。
背景技术
目前矿用电动轮车的励磁控制方式以三次谐波励磁控制为主，如GE的SF33900型220吨电动轮自卸车，三次谐波励磁控制虽然控制方便，但由于电机为有刷结构，需要经常更换碳刷，提高了运行成本和维修成本，其励磁控制装置（见图1）控制难度大，为了降低维修成本，降低控制难度，无刷交流发电机技术应用得越来越广泛，技术发展已经很成熟，但是目前还没有适用于无刷交流发电机的励磁控制装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，有效地控制无刷发电机的输出功率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，包括电源、励磁开关、励磁绕组，还包括处理器、温度采集电路、模拟信号采集电路、AD转换器、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路、PWM输出处理电路、电源转换电路，温度采集电路、模拟信号采集电路通过AD转换器与处理器连接，处理器通过CAN通信接口电路、RS485通信接口电路分别与其外部的CAN接口、RS485接口连接，处理器与其外部的RS232接口连接，电源通过电源转换电路与处理器、PWM输出处理电路、温度采集电路、模拟信号采集处理电路、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路连接，PWM输出处理电路与励磁绕组连接，励磁绕组通过励磁开关接入车载电源；所述模拟信号采集处理电路包括采样电阻、滤波电路、信号跟踪电路，采样电阻、滤波电路、信号跟踪电路依次连接；所述PWM输出处理电路包括信号驱动电路、光耦隔离电路、MOS管驱动电路、接口防护电路，信号驱动电路、光耦隔离电路、MOS管驱动电路、接口防护电路依次连接。
本发明的励磁控制装置结构紧凑、体积较小、易于拆装，其操作简单，系统稳定，维护和检修简单方便，本发明的装置能有效地控制无刷发电机的输出功率。
附图说明
图1为现有的励磁控制装置结构框图；
图2为本发明一实施例结构框图；
图3为本发明一实施例DSP28335基本配置电路结构框图；
图4为本发明一实施例CAN通信接口电路原理图；
图5为本发明一实施例RS485通信接口电路原理图；
图6为本发明一实施例模拟信号采集处理电路原理图；
图7为本发明一实施例温度采集电路原理图；
图8为本发明一实施例PWM输出处理电路原理图；
图9为本发明一实施例电源转换电路原理图；
其中：
S：励磁绕组；K1：励磁继电气开关；K2：励磁开关。
具体实施方式
如图2所示，本发明一实施例包括24V供电电源、励磁开关K2、励磁绕组S、DSP28335处理器、温度采集电路、模拟信号采集电路、AD转换器（请提供型号）、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路、PWM输出处理电路、电源转换电路，温度采集电路、模拟信号采集电路通过AD转换器与处理器连接，处理器通过CAN通信接口电路、RS485通信接口电路分别与CAN接口、RS485接口连接，24V供电电源通过电源转换电路与处理器、PWM输出处理电路、温度采集电路、模拟信号采集处理电路、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路连接，PWM输出处理电路与励磁绕组连接，励磁绕组通过励磁开关接入24V车载电源；所述模拟信号采集处理电路包括采样电阻、滤波电路、信号跟踪电路，采样电阻、滤波电路、信号跟踪电路依次连接；所述PWM输出处理电路包括信号驱动电路、光耦隔离电路、MOS管驱动电路、接口防护电路，信号驱动电路、光耦隔离电路、MOS管驱动电路、接口防护电路依次连接。
参见图3，DSP28335处理器外设置有与其连接的看门狗复位电路、EEPROM存储器、JTAG口、30M晶振，可以完成DSP最小系统的处理功能。
参见图4，CAN通信接口电路利用DSP28335自带的eCAN通信控制器，加上外部CAN信号隔离驱动电路构成两路CAN通信接口电路，CAN通信接口电路主要包含以下数据：整流器输出电压，整流器输出电流，发电机输出电压，发电机输出电流，发电机励磁电流，整流元件温度，发电机定子温度，柴油机转速传感器等信号，CAN信号隔离电路采用ADUM5402，该芯片不需单独隔离电源可以实现通信信号完全隔离，CAN通信驱动电路采用SN65HVD230，接口防护电路采用NUP2105LT1G芯片。
参见图5，RS485通信接口电路利用DSP28335自带的通信接口TXD、RXD，构成两路RS485通信电路，RS485通信接口电路主要与DCU进行通信，接收DCU的数据如中间电压和中间电流、牵引电机输出电流、转速， RS485通信接口电路主要由485信号电平转换电路、光耦隔离电路、信号驱动电路、接口防护电路组成，信号电平转换电路包括三块并联的SN74LVC1T45DBVT芯片，光耦隔离电路包括三块并联的HCPL-0710芯片，信号驱动电路采用SN65176BD芯片，接口防护电路采用PSM712芯片。
利用 DSP28335自带的通信接口TXD、RXD，加上MAX3223电路与RS232接口连接，构成RS232电路，主要完成下载，调试功能。
模拟信号采集处理电路中，滤波电路为二阶低通滤波器；信号跟踪电路采用LM124运算放大器。
参见图7，温度采集电路包括电压基准电路、恒流源输出电路、温度传感器、信号跟随放大电路，电压基准电路、恒流源输出电路、温度传感器、信号跟随放大电路依次连接；电压基准电路采用LM124运算放大器，恒流源输出电路包括LM124运算放大器、电阻、三极管，LM124运算放大器输出端通过一个电阻与三极管连接，温度传感器为PT100电阻型温度传感器，信号跟随放大电路包括两个串联的LM124运算放大器。
参见图8，PWM输出处理电路中，信号驱动电路采用SN74LVC1GO4DCK芯片，光耦隔离电路采用HCPL-817-00BE芯片，MOS管驱动电路包括TPS2812D芯片以及与之连接的两个MOS管，两个MOS管并联， MOS管的型号为IRF264PbF，导通电阻为0.076欧，接口防护电路包括稳压管、二极管、电阻、电容，电阻和电容串联，稳压管与电阻电容串联支路并联，二极管与电阻并联。
参见图9, 单板供电电源（24V电源）经滤波处理后分别进入电源模块P1和P6，其中模块P1隔离输出5.1V，直接供电给单板上需要5V电源芯片，经隔离电源芯片P4/P5分别输出3.3V和1.9V电压供给DSP28335基本配置电路和相应接口电路，同时又经模块P2输出隔离5V电压供给通信隔离电路，模块P6隔离输出+15V/-15V电压供给AD采集信号处理电路和外部传感器电源，模块P1输出的电压5.1V，经模块P3输出12V隔离电压供给PWM隔离输出。

Claims (10)

1.一种电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，包括电源、励磁开关、励磁绕组，其特征在于，还包括电源转换电路、经电源转换电路分别与电源连接的处理器、温度采集电路、模拟信号采集电路、CAN通信接口电路、RS485通信接口电路、PWM输出处理电路和AD转换器，所述温度采集电路、模拟信号采集电路通过AD转换器与处理器连接，处理器通过CAN通信接口电路、RS485通信接口电路分别与其外部的CAN接口、RS485接口连接，处理器与其外部的RS232接口连接，PWM输出处理电路与励磁绕组连接，励磁绕组通过励磁开关接入车载电源；所述模拟信号采集电路包括依次连接的采样电阻、滤波电路和信号跟踪电路；所述PWM输出处理电路包括依次连接的信号驱动电路、光耦隔离电路、MOS管驱动电路和接口防护电路。
2.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述处理器为DSP28335芯片。
3.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述处理器外设置有与处理器连接的看门狗复位电路、EEPROM存储器、JTAG口、晶振。
4.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述CAN通信接口电路包括依次连接的CAN信号隔离电路、CAN通信驱动电路和接口防护电路；CAN信号隔离电路采用ADUM5402CRWZ芯片，CAN通信驱动电路采用SN65HVD230D芯片，接口防护电路采用NUP2105LT1G芯片。
5.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述RS485通信接口电路包括依次连接的信号电平转换电路、光耦隔离电路、信号驱动电路和接口防护电路；信号电平转换电路包括三块并联的SN74LVC1T45DBVT芯片，光耦隔离电路包括三块并联的HCPL-0710芯片，信号驱动电路采用SN65176BD芯片，接口防护电路采用PSM712芯片。
6.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述温度采集电路包括依次连接的电压基准电路、恒流源输出电路、温度传感器和信号跟随放大电路电压基准电路采用LM124运算放大器，恒流源输出电路包括LM124运算放大器、电阻、三极管，所述LM124运算放大器输出端通过一个电阻与三极管的基极连接，温度传感器为PT100电阻型温度传感器，信号跟随放大电路包括两个串联的LM124运算放大器。
7.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述模拟信号采集处理电路中，滤波电路为二阶低通滤波器。
8.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述模拟信号采集处理电路中，信号跟踪电路采用LM124运算放大器。
9.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述PWM输出处理电路中，信号驱动电路采用SN74LVC1GO4DCK芯片，光耦隔离电路采用HCPL-817-00BE芯片，MOS管驱动电路包括TPS2812D芯片以及与之连接的两个并联的MOS管，所述MOS管的型号为IRF264PbF，接口防护电路包括稳压管、二极管、电阻和电容，该电阻和电容串联而成的支路与所述稳压管并联，所述二极管与电阻并联。
10.根据权利要求1所述的电动轮自卸车无刷发电机励磁控制装置，其特征在于，所述电源转换电路包括若干个并联的DC/DC变换器。
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