CN106183834A - 一种混合动力电动轮自卸车牵引系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力电动轮自卸车牵引系统，包括主发电机、整流模块、中间直流回路、多个逆变牵引模块，各个逆变牵引模块均包括逆变模块和牵引电机，所述逆变模块与牵引电机相连，所述整流模块分别与主发电机和中间直流回路相连、用于将主发电机输出的三相交流电转换成直流电至中间直流回路，所述中间直流回路的输出端与多个逆变牵引模块相连，所述中间直流回路的输入端分别与整流模块和接触网相连，用于接收整流模块或接触网的直流电压并经逆变模块转换成幅值、频率可调的交流电压以驱动各牵引电机运行；所述主发电机与接触网之间电气互锁。本发明的混合动力电动轮自卸车牵引系统具有结构简单、功率大以及适用性强等优点。

Description

一种混合动力电动轮自卸车牵引系统
技术领域
本发明主要涉及矿用设备技术领域，特指一种混合动力电动轮自卸车牵引系统。
背景技术
国内大部分矿山环境恶劣，电动轮矿车现场工作环境并没有电气化，主流的电动轮矿车都是由柴油发动机作为动力源。柴油发动机与发电机统称为动力包，一起给电动轮矿车提供电能。传统的电驱系统主要由柴油发动机、发电机、变流器、制动电阻、轮毂电机五个部分组成。但是，柴油发动机随着功率的增加，其技术难度越来越大，主要体现在柴油发动机的控制算法上。并且，由于柴油发动机的特殊性，电动轮矿车对其运行的可靠性有很大的依赖性，导致国内柴油发动机厂商一直没有进入电动轮矿车领域。但柴油发动机进口价格过高，大大制约着电动轮矿车的生产成本。
为降低生产成本，国内矿车生产厂商在选购柴油机时，需要不断权衡柴油机的功率与价格，在确保满足电动轮矿车功率需求的同时，尽量选择容量小的柴油发动机，以降低整车的生产成本。因此大部分国产的电动轮矿车的牵引功率裕量不大，整车表现为爬坡性能不佳，牵引速度偏小，影响矿山现场生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、功率大、适用性强的混合动力电动轮自卸车牵引系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种混合动力电动轮自卸车牵引系统，包括主发电机、整流模块、中间直流回路、多个逆变牵引模块，各个逆变牵引模块均包括逆变模块和牵引电机，所述逆变模块与牵引电机相连，所述整流模块分别与主发电机和中间直流回路相连、用于将主发电机输出的三相交流电转换成直流电至中间直流回路，所述中间直流回路的输出端与多个逆变牵引模块相连，所述中间直流回路的输入端分别与整流模块和接触网相连，用于接收整流模块或接触网的直流电压并经逆变模块转换成幅值、频率可调的交流电压以驱动各牵引电机运行；所述主发电机与接触网之间电气互锁。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述接触网与中间直流回路之间串联有开关组件，所述开关组件以及主发电机的励磁控制电路均与牵引控制单元相连，所述牵引控制单元根据供电工作模式控制开关组件的启闭以及励磁电流控制电路的励磁以实现主发电机与接触网之间的互锁。
所述中间直流回路连接有直流接地检测回路。
所述直流接地检测回路包括第一电阻、第二电阻、第一电压检测件和第二电压检测件，所述第一电阻和第二电阻串联后跨接在中间直流回路上，所述第一电压检测件与第一电阻并联并接地，第二电压检测件跨接在中间直流回路上，所述第一电压检测件和第二电压检测件与牵引控制单元相连，用于将各自采集的电压信号传递至牵引控制单元进行接地故障判断。
所述中间直流回路连接有制动斩波电路。
所述制动斩波电路包括第一IGBT、第二IGBT、制动电阻和用于给制动电阻散热的制动风机，所述第一IGBT和第二IGBT串联，所述制动电阻和制动风机串联后与第二IGBT并联。
所述接触网与中间直流回路之间串联有直流熔断器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的混合动力电动轮自卸车牵引系统，不仅能够在接触网的供电模式下运行，而且可以在无接触网的情况下在主发电机模式下运行，解决了目前传统牵引系统性能不佳，能源消耗过大等问题，而且也能够在无接触网的环境下正常运行，确保能够适应不同的现场环境，适用矿山等多种复杂工况。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明的直流接地检测回路的电路原理图。
图3为本发明的制动斩波电路的电路原理图。
图中标号表示：1、励磁电流控制电路；2、主发电机；3、整流模块；4、斩波模块；5、制动模块；6、直流接地检测回路；7、逆变模块；8、牵引电机；9、开关组件；10、直流熔断器；11、接触网； 12、中间直流回路。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图3所示，本实施例的混合动力电动轮自卸车牵引系统，包括主发电机2、整流模块3、中间直流回路12、多个逆变牵引模块，各个逆变牵引模块均包括逆变模块7和牵引电机8，逆变模块7与牵引电机8相连，整流模块3分别与主发电机2和中间直流回路12相连、用于将主发电机2输出的三相交流电转换成直流电至中间直流回路12，中间直流回路12的输出端与多个逆变牵引模块相连，中间直流回路12的输入端分别与整流模块3和直流接触网11相连，用于接收整流模块3或直流接触网11的直流电压并经逆变模块7转换成幅值、频率可调的交流电压以驱动各牵引电机8运行；主发电机2与接触网11之间具有电气互锁功能。本发明的混合动力电动轮自卸车牵引系统，不仅能够在有接触网11的供电模式下运行，而且可以无接触网11的情况下在主发电机2模式下运行，解决了目前传统牵引系统性能不佳，能源消耗过大等问题，确保能够适应不同的现场环境，适用矿山等多种复杂工况。
本实施例中，直流接触网11与中间直流回路12之间串联有直流熔断器10和开关组件9（如直流接触器），开关组件9以及主发电机2的励磁控制电路均与牵引控制单元相连，牵引控制单元根据供电工作模式控制开关组件9的启闭以及励磁电流控制电路1的励磁以实现主发电机2与接触网11之间的互锁。在如柴油发动机供电时：由励磁电流控制电路1控制主发电机2发出的三相交流电的幅值大小，主发电机2输出的交流电，经整流模块3后转换成直流电，在每个逆变模块7内都封装了电容，电容构成滤波回路和储能支路，经电容滤波后输出平稳的直流电，经过逆变模块7后，逆变成三相变频变压的交流电，输出给牵引电机8，用来驱动牵引电机8。在接触网11供电时，牵引控制单元会给直流接触器开关组件9（如直流接触器）一个合闸命令，同时给励磁电流控制电路1指令，停止主发电机2的励磁，使主发电机2输出的电压为零。此时由直流接触网11直接给直流侧供电，经逆变模块7后，逆变成三相变频变压的交流电，输出给牵引电机8，用来驱动牵引电机8。
如图2所示，本实施例中，中间直流回路12连接有直流接地检测回路6。直流接地检测回路6包括第一电阻、第二电阻、第一电压检测件和第二电压检测件，第一电阻和第二电阻串联后跨接在中间直流回路12上，第一电压检测件与第一电阻并联并接地，第二电压检测件跨接在中间直流回路12上，第一电压检测件和第二电压检测件与牵引控制单元相连，用于将各自采集的电压信号传递至牵引控制单元进行接地故障判断。通过采集中间直流回路12的全压及半压进行比较，若全压的一半与半压的电压值不相等时报主回路接地故障并通过光纤送至牵引控制单元（图1中的DCU）。逆变模块7通过光纤与进行通讯，通过光纤接收DCU数据，并将故障等信息发至DCU，光纤连接增加了抗干扰性能。
如图3所示，本实施例中，中间直流回路12连接有制动斩波电路。制动斩波电路包括斩波电路4和制动电路5，具体包括第一IGBT、第二IGBT、制动电阻和用于给制动电阻散热的制动风机，第一IGBT和第二IGBT串联，制动电阻和制动风机串联后与第二IGBT并联。当整车工作在柴油发动机供电模式下时，电机电制动时产生电能，回馈至直流回路，会抬升直流电压，此时会开启制动斩波电路，通过制动电阻将能量消耗。同时制动回路串联制动风机（如脉动风机），通过高压取电。即当制动电阻工作时制动风机会自动启动。而当整车工作在接触网11供电模式下时，电机制动时产生的电能回馈给中间直流回路12，然后回馈给电网，实现能源回馈，降低能源消耗。
本发明的混合动力电动轮自卸车牵引系统，采用接触网11以及柴油发电机双重动力，能够提供更大的牵引功率，提高整车的工作效率，同时可极大程度地降低柴油发动机的容量，减少整车的生产成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，包括主发电机（2）、整流模块（3）、中间直流回路（12）、多个逆变牵引模块，各个逆变牵引模块均包括逆变模块（7）和牵引电机（8），所述逆变模块（7）与牵引电机（8）相连，所述整流模块（3）分别与主发电机（2）和中间直流回路（12）相连、用于将主发电机（2）输出的三相交流电转换成直流电至中间直流回路（12），所述中间直流回路（12）的输出端与多个逆变牵引模块相连，所述中间直流回路（12）的输入端分别与整流模块（3）和接触网（10）相连，用于接收整流模块（3）或接触网（10）的直流电压并经逆变模块（7）转换成幅值、频率可调的交流电压以驱动各牵引电机（8）运行；所述主发电机（2）与接触网（10）之间电气互锁。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述接触网（10）与中间直流回路（12）之间串联有开关组件（9），所述开关组件（9）以及主发电机（2）的励磁控制电路均与牵引控制单元相连，所述牵引控制单元根据供电工作模式控制开关组件（9）的启闭以及励磁电流控制电路（1）的励磁以实现主发电机（2）与接触网（10）之间的互锁。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述中间直流回路（12）连接有直流接地检测回路（6）。
4.根据权利要求3所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述直流接地检测回路（6）包括第一电阻、第二电阻、第一电压检测件和第二电压检测件，所述第一电阻和第二电阻串联后跨接在中间直流回路（12）上，所述第一电压检测件与第一电阻并联并接地，第二电压检测件跨接在中间直流回路（12）上，所述第一电压检测件和第二电压检测件与牵引控制单元相连，用于将各自采集的电压信号传递至牵引控制单元进行接地故障判断。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述中间直流回路（12）连接有制动斩波电路。
6.根据权利要求5所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述制动斩波电路包括第一IGBT、第二IGBT、制动电阻和用于给制动电阻散热的制动风机，所述第一IGBT和第二IGBT串联，所述制动电阻和制动风机串联后与第二IGBT并联。
7.根据权利要求1或2所述的混合动力电动轮自卸车牵引系统，其特征在于，所述接触网（10）与中间直流回路（12）之间串联有直流熔断器。
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