CN102991360B - 一种用于电驱动矿车的电制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电驱动矿车的电制动控制方法，属于工程机械控制技术领域，电驱动矿车包括连接的发动机（1）和发电机（2）、与母线连接的发电机（2）、电阻栅（3）和电机（4），包括取得制动时电机（4）的制动功率；获取电阻栅（3）的最小功率；判断制动功率与电阻栅（3）的最小功率的大小，如制动功率大于或等于最小功率，开启电阻栅（3）；如制动功率小于最小功率，计算制动功率与最小功率的差额，根据差额开启发动机（1），带动发电机（2）发出相应的电能，并将所发出的电能传递至电阻栅（3），开启电阻栅（3）。本发明的用于电驱动矿车的电制动控制方法，当制动功率较小时，即不够电阻栅开启时消耗的最小功率时，由发电机补充供电，即减小了最小制动力，又使得驱动制动状态平滑切换。

Description

一种用于电驱动矿车的电制动控制方法

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种电制动控制方法，尤其涉及一种用于电驱动矿车的电制动控制方法。

背景技术

电驱动车制动方式中的电制动方法既可以减少对刹车片的损耗，又可以避免长时间制动时刹车片过热的问题。现有的电驱动车中普遍使用电制动技术，而将机械制动作为备用及停车制动。电制动状态时是将牵引电机做发电机使用，将机械能装换为电能，并在电阻栅上通过热耗散掉。

现有的电驱动车在驱动状态由发动机带动发电机发电，发动机功率最终转换为直流输入到母线，左右车轮各有一个电机驱动。两个电机由两个电机控制器和两个主逆变器控制。在驱动时，电机控制器控制逆变器将直流母线电压转换成变频的三相交流电去驱动电机。在电缓速制动时，电机由电动机变为发电机向逆变器输出三相交流电，电机控制器控制逆变器将交流电整流为直流电输往母线，再经斩波器将多余电功率送到电阻栅消耗掉。

现有的电阻栅大多由多个通道构成，包括只能打开或关闭的通道和消耗的功率连续可调的通道。电阻栅在开启时，直接打开只能打开或关闭的通道，当制动功率继续增大，功率连续可调的通道也随之打开，分摊剩余功率。因此，在开启电阻栅时，制动状态时的制动功率需大于只能打开或关闭的通道的功率，即电阻栅具有最小功率。

在本发明之前，发明人发现现有技术至少存在如下问题：电阻栅消耗的功率不能从0到最大值，而存在有最小功率的问题；电阻栅打开和关闭时对母线冲击较大；驱动制动间的状态切换不平滑。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种切换平滑、减小对母线电压冲击的用于电驱动矿车的电制动控制方法。

发明内容

现提供一种用于电驱动矿车的电制动控制方法，当制动功率较小时，即不够电阻栅开启时消耗的最小功率时，由发电机补充供电，即减小了最小制动力，又使得驱动制动状态平滑切换。具体技术方案如下：

一种用于电驱动矿车的电制动控制方法，所述电驱动矿车包括连接的发动机和发电机，与母线连接的发电机、电阻栅和电机，包括以下步骤：

步骤1，取得制动时电机的制动功率；

步骤2，获取电阻栅的最小功率；

步骤3，判断制动功率与电阻栅的最小功率的大小，如制动功率大于或等于最小功率，开启电阻栅；如制动功率小于最小功率，计算制动功率与最小功率的差额，根据差额开启发动机，带动发电机发出相应的电能，并将所发出的电能传递至电阻栅，开启电阻栅。

优选的，所述步骤2中还包括设定电制动的最小启动功率；判断制动功率与最小启动功率的大小，如制动功率大于最小启动功率，进行电制动；如制动功率不大于最小启动功率，进行机械制动。

优选的，所述步骤3中还包括设定电阻栅最高温度，获取电阻栅的制动温度，如制动功率小于最小功率且电阻栅的制动温度低于最高温度，关闭发动机；如制动功率小于最小功率或电阻栅的制动温度高于最高温度，开启发动机带动发电机发电。

优选的，所述步骤1中通过制动踏板、马达转速及马达转矩计算出制动功率。

优选的，所述电机通过逆变器与连接母线连接。

优选的，所述母线上还设有控制器。

本发明的技术方案在不改变电阻栅结构的情况下，减小了最小制动力，使制动过程更平滑；

减少了电阻栅开启时对母线电压的冲击；

在驱动制动状态切换时，用发电机补充供电，能较好的保持母线电压稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例的结构框图；

图2是本发明的实施例的结构示意图；

图3是本发明的实施例的电阻栅的结构示意图；

图4是本发明的实施例的流程图。

其中，1为发动机、2为发电机、3为电阻栅、4为电机、5为母线、6为控制器、7为逆变器。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明做具体阐释。

如图1和2中所示的本发明的实施例的一种用于电驱动矿车的电制动控制方法的电驱动矿车包括连接的发动机1和发电机2，与母线5连接的发电机2、电阻栅3和电机4。发电机2通过母线5与电阻栅3电连接，电阻栅3通过母线5与电机4电连接。并优选还包括控制器6，控制器6与母线5连接，控制器6优选励磁控制器，励磁控制器通过测量发电机电压与给定电压比较，把偏差按PID方法计算出控制电压，将其控制电压转换为相应的移相角就能改变可控硅整流桥的输出电压(转子电压)，从而达到控制发电机电压的目的；电机4和母线5之间还设有逆变器7。

如图3中所示的本发明的实施例的电阻栅3的工作方式，电阻栅3由两部分组成，每个部分由两个通道，共有A、B、C、D四个通道，其中B和D通道上并联有冷却用的直流电机。B通道上的风扇电机给B和A散热，D通道上的风扇电机给D和C散热。因此B和D通道只能打开或关闭，而A和C通道上消耗的功率连续可调。当电阻栅3需要工作时，B通道先打开，当制动功率大于B通道功率(PB)时，A通道打开；若制动功率继续增大，D通道打开，此时A通道关闭；当制动功率继续增大，A和C同时打开，且平分剩余功率。

如图1、图2和图4中所示的电制动控制方法包括以下步骤：

步骤1，取得制动时电机4的制动功率；优选由制动踏板、马达转速及电制动的最小启动功率计算最小制动力，由矢量控制生成马达转矩，并计算出制动功率；

步骤2，设定电制动的最小启动功率P1；判断制动功率与最小启动功率P1的大小，如制动功率大于最小启动功率P1，进行电制动，电阻栅开始工作；如制动功率不大于最小启动功率P1，进行机械制动，电阻栅关断；

获取电阻栅3的最小功率PB；

步骤3，判断制动功率与电阻栅3的最小功率PB的大小，如制动功率大于或等于最小功率PB，开启电阻栅，发电机停止发电；如制动功率小于最小功率PB，计算制动功率与最小功率PB的差额，根据差额开启发动机，带动发电机发出相应的电能，并将所发出的电能传递至电阻栅3，开启电阻栅3。

并优选还通过设定电阻栅最高温度T1，获取电阻栅的制动温度，如制动功率小于最小功率PB且电阻栅的制动温度低于最高温度T1，关闭发动机，发电机停止发电；如制动功率小于最小功率PB且电阻栅的制动温度高于最高温度T1，开启发动机带动发电机发电。设定电阻栅最高温度的目的为减少耗油，防止车辆的耗油过度增加。

本发明的实施例的电制动控制方法驱动制动切换时，母线电压和励磁电流的转换都使用二维可调插值曲线来做平滑过渡。驱动时目标母线电压为V1，励磁电流由实际值与目标值的差做PID(比例-积分-微分)控制得到，制动时目标母线电压为V2，励磁电流由查表得到，当状态切换时，为使过渡平滑，使用二维插值曲线做过渡的连接，且过渡时间可调。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种用于电驱动矿车的电制动控制方法，所述电驱动矿车包括连接的发动机(1)和发电机(2)、电阻栅(3)和电机(4)，所述发电机(2)、电阻栅(3)和电机(4)与母线(5)连接，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，取得制动时电机(4)的制动功率；

步骤2，获取电阻栅(3)的最小功率；

步骤3，判断制动功率与电阻栅(3)的最小功率的大小，如制动功率大于或等于最小功率，开启电阻栅(3)；如制动功率小于最小功率，计算制动功率与最小功率的差额，根据差额开启发动机(1)，带动发电机(2)发出相应的电能，并将所发出的电能传递至电阻栅(3)，开启电阻栅(3)。

2.如权利要求1所述的电制动控制方法，其特征在于，所述步骤2中还包括设定电制动的最小启动功率；判断制动功率与最小启动功率的大小，如制动功率大于最小启动功率，进行电制动；如制动功率不大于最小启动功率，进行机械制动。

3.如权利要求2所述的电制动控制方法，其特征在于，所述步骤3中还包括设定电阻栅(3)最高温度，获取电阻栅(3)的制动温度，如制动功率小于最小功率且电阻栅(3)的制动温度低于最高温度，关闭发动机(1)；如制动功率小于最小功率且电阻栅(3)的制动温度高于最高温度，开启发动机(1)带动发电机(2)发电。

4.如权利要求3所述的电制动控制方法，其特征在于，所述电机(4)通过逆变器(7)与母线(5)连接。

5.如权利要求4所述的电制动控制方法，其特征在于，所述母线(5)上还设有控制器(6)。