CN106411223A - 一种箭体支架车用交流异步电机驱动控制系统 - Google Patents
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Abstract
为了改变以往箭体装填靠人力推动的方式，实现箭体按照规定速度自动行走和停止，提高箭体装填的可靠性和负载适应性，本发明提供一种箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，包括变频控制子系统、电机驱动子系统、电机主回路转接盒和编码器转接盒。本控制系统改变了以往由人力来推火箭装、退集装箱的现状，实现箭体自动装填的目的,提高了箭体装填的可靠性和负载适应性。
Description
技术领域
本发明涉及电力驱动技术领域，更具体地，涉及一种箭体支架车用交流异步电机驱动控制系统。
背景技术
国外运载火箭通过吊装箭体到上开盖式特种集装箱后，通过公路运输车运输至码头，将集装箱吊装至运输船实施海运。我国的箭体运输方式与国外相似，不同点在于特种集装箱为端开门式而不是上开盖式。箭体无法直接通过吊装方式实现转载出入集装箱，需通过箭体运输支架车将火箭从转载平台车推进集装箱来实现。由于箭体直径大于转载平台车宽度，转载平台车两侧没有操作空间，以往由人力来推火箭装、退集装箱，不但实施操作困难，还带来非常大的人员及产品安全隐患。
发明内容
为了改变以往箭体装填靠人力推动的方式，实现箭体按照规定速度自动行走和停止，提高箭体装填的可靠性和负载适应性，本发明提供一种箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，包括变频控制子系统、电机驱动子系统、电机主回路转接盒和编码器转接盒，所述变频控制子系统和所述电机驱动子系统被彼此分离地设置在不同的位置，且所述变频控制子系统位于转载平台车上并与之配套，所述电机驱动子系统被安装于运输支架车，所述电机主回路转接盒和所述编码器转接盒设置于所述运输支架车上，所述变频控制子系统和电机驱动子系统通过电缆卷筒连接。
进一步地，所述变频控制子系统包括电控箱、电缆卷筒和配套电缆，且所述电机驱动子系统包括两个变频器、四台减速电机、两个转接盒、位置传感器和配套电缆。
进一步地，所述电机驱动子系统包括两组变频器驱动控制子系统，每组变频器驱动控制子系统均包括一个变频器和两台减速电机，每组变频器驱动控制子系统中的所述两台减速电机之一包括反馈编码器；每组所述变频器驱动控制子系统均还包括一个电抗器和两个热保护开关；且在每组所述变频器驱动控制子系统中，所述变频器通过电抗器连接所述两个热保护开关，所述变频器还通过所述反馈编码器连接所述两台减速电机之一，所述两个热保护开关分别连接所述两台减速电机。
进一步地，所述电控箱包括两个控制器、两个接收器和两根传感器电缆，其中所述控制器分别与一个所述接收器和一根所述传感器电缆连接。
进一步地，所述减速电机的功率、转速和频率被设置成：
功率：
根据输入参数，运输支架车满载行走总阻力矩M阻不大于1103Nm，最大速度对应的减速电机输出转速n约为11转/min；
电机的最大负载功率为：Pmax＝M阻×n/9550＝1.27KW；
考虑到减速器传动效率、电机数量、及使用系数等因素，对应到单个电机所需的输出功率为：
其中
m＝2——电机个数
η＝0.95——减速机效率
k＝1.2——电机使用系数
α＝0.2——备份减速电机功率损耗因子
实际选用电机的额定功率为1.1KW，考虑到备份减速电机会损耗驱动功率，按损耗系数α＝0.2计算，减速电机额定输出转矩为Ma＝800Nm，故有：Ma×(1-α)×2＝1280Nm>1103Nm；
额定转速：
根据输入参数，装箱速度范围为：V＝1m/min-10m/min，车轮直径为D＝0.3m。所选电机减速比为108.03，故有电机工作转速
实际选用电机额定转速为1420转/min。
工作频率：
电机控制器的额定输出电流Ia≥2×1.1×2.45＝5.39A,所选控制器输出电流7A；
根据上述计算，电机工作转速范围114.6转/min-1146转/min，换算到工作频率范围为：4-40Hz，实际选用电机控制器的工作频率范围0-250Hz。
进一步地，所述同组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机之间采用矢量变频一拖二的控制方式，即：由于驱动支架车前进的左右两台电机中间是刚性的连接并考虑到中间的跨度的大小，认为一组变频器驱动控制子系统内的两台电机驱动的是一个物体，一个物体只有一个重心；
所述一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机与所述另一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机采用主从控制模式，以达到所述不同组变频器驱动控制子系统中的电机之间的同步。
进一步地，所述电机驱动子系统设置有位置接近开关，确保所述控制器对减速电机进行减速及停止控制，以达到装箱时的定位要求。
进一步地，所述位置接近开关包括两个，使得如有一个失效，则另一个起备保作用。
进一步地，所述电机主回路接口盒设有急停开关，用于在异常情况时可供按下，使支架车停止运行，以及在装箱到位时使前进和后退按钮失效，防止误操作。
进一步地，所述反馈编码器线缆采用双绞双屏蔽电缆，其与航空插头的连接采用单点双针工艺，以保证所述反馈编码器的运行可靠性。
本发明的有益效果包括：
(1)本控制系统改变了以往由人力来推火箭装、退集装箱的现状，实现箭体自动装填的目的,提高了箭体装填的可靠性和负载适应性。
(2)本控制系统实现了箭体的自动行走，并能在极限位置时，实现自动停止。行驶过程中能以低速、中速和高速三种不同的切换，操作采用无线遥控的方式，使支架车运行操作更加灵活方便.并设有紧急急停装置,防止误操作引起的系统故障。
(3)本控制系统同组电机之间采用矢量变频一拖二的控制方式。可分别选用单组系统或两组系统同时工作的方式,提高了系统的负载的适应性；使箭体行走控制更加便捷,位置控制更加精确。
附图说明
图1示出了根据本发明的箭体支架车用交流异步电机驱动控制系统的组成框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，包括变频控制子系统、电机驱动子系统、电机主回路转接盒和编码器转接盒，所述变频控制子系统和所述电机驱动子系统被彼此分离地设置在不同的位置，且所述变频控制子系统位于转载平台车上并与之配套，所述电机驱动子系统被安装于运输支架车，所述电机主回路转接盒和所述编码器转接盒设置于所述运输支架车上，所述变频控制子系统和电机驱动子系统通过电缆卷筒连接。
优选地，所述变频控制子系统包括电控箱、电缆卷筒和配套电缆，且所述电机驱动子系统包括两个变频器、四台减速电机、两个转接盒、位置传感器和配套电缆。
优选地，所述电机驱动子系统包括两组变频器驱动控制子系统，每组变频器驱动控制子系统均包括一个变频器和两台减速电机，每组变频器驱动控制子系统中的所述两台减速电机之一包括反馈编码器；每组所述变频器驱动控制子系统均还包括一个电抗器和两个热保护开关(Q11和Q12，以及Q21和Q22)，所述变频器通过电抗器连接所述两个热保护开关，所述变频器还通过所述反馈编码器连接所述两台减速电机之一，所述两个热保护开关分别连接所述两台减速电机。
优选地，所述电控箱包括两个控制器、两个接收器和两根传感器电缆，其中所述控制器分别与一个所述接收器和一根所述传感器电缆连接。
优选地，所述减速电机的功率、转速和频率被设置成：
功率：
根据输入参数，运输支架车满载行走总阻力矩M阻不大于1103Nm，最大速度对应的减速电机输出转速n约为11转/min；
电机的最大负载功率为：Pmax＝M阻×n/9550＝1.27KW；
考虑到减速器传动效率、电机数量、及使用系数等因素，对应到单个电机所需的输出功率为：
其中
m＝2——电机个数
η＝0.95——减速机效率
k＝1.2——电机使用系数
α＝0.2——备份减速电机功率损耗因子
实际选用电机的额定功率为1.1KW，考虑到备份减速电机会损耗驱动功率，按损耗系数α＝0.2计算，减速电机额定输出转矩为Ma＝800Nm，故有：Ma×(1-α)×2＝1280Nm>1103Nm；
额定转速：
根据输入参数，装箱速度范围为：V＝1m/min-10m/min，车轮直径为D＝0.3m。所选电机减速比为108.03，故有电机工作转速
实际选用电机额定转速为1420转/min。
工作频率：
电机控制器的额定输出电流Ia≥2×1.1×2.45＝5.39A,所选控制器输出电流7A；
根据上述计算，电机工作转速范围114.6转/min-1146转/min，换算到工作频率范围为：4-40Hz，实际选用电机控制器的工作频率范围0-250Hz。
进一步地，所述同组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机之间(即减速电机M1和减速电机M2之间，或者减速电机M3和减速电机M4之间)采用矢量变频一拖二的控制方式，即：由于驱动支架车前进的左右两台电机中间是刚性的连接并考虑到中间的跨度的大小，认为一组变频器驱动控制子系统内的两台电机驱动的是一个物体，一个物体只有一个重心；
所述一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机与所述另一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机(即减速电机M1和M2与减速电机M3和M4之间)采用主从控制模式，以达到所述不同组变频器驱动控制子系统中的电机之间的同步。
优选地，所述电机驱动子系统设置有位置接近开关，确保所述控制器对减速电机进行减速及停止控制，以达到装箱时的定位要求。
优选地，所述位置接近开关包括两个，使得如有一个失效，则另一个起备保作用。
优选地，所述电机主回路接口盒设有急停开关，用于在异常情况时可供按下，使支架车停止运行，以及在装箱到位时使前进和后退按钮失效，防止误操作。
优选地，所述反馈编码器线缆采用双绞双屏蔽电缆，其与航空插头的连接采用单点双针工艺，以保证所述反馈编码器的运行可靠性。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。
Claims (10)
1.一种箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，包括变频控制子系统、电机驱动子系统、电机主回路转接盒和编码器转接盒，所述变频控制子系统和所述电机驱动子系统被彼此分离地设置在不同的位置，且所述变频控制子系统位于转载平台车上并与之配套，所述电机驱动子系统被安装于运输支架车，所述电机主回路转接盒和所述编码器转接盒设置于所述运输支架车上，所述变频控制子系统和电机驱动子系统通过电缆卷筒连接。
2.根据权利要求1所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述变频控制子系统包括电控箱、电缆卷筒和配套电缆，且所述电机驱动子系统包括两个变频器、四台减速电机、两个转接盒、位置传感器和配套电缆。
3.根据权利要求2所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述电机驱动子系统包括两组变频器驱动控制子系统，每组变频器驱动控制子系统均包括一个变频器和两台减速电机，每组变频器驱动控制子系统中的所述两台减速电机之一包括反馈编码器；每组所述变频器驱动控制子系统均还包括一个电抗器和两个热保护开关；且在每组所述变频器驱动控制子系统中，所述变频器通过电抗器连接所述两个热保护开关，所述变频器还通过所述反馈编码器连接所述两台减速电机之一，所述两个热保护开关分别连接所述两台减速电机。
4.根据权利要求3所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述电控箱包括两个控制器、两个接收器和两根传感器电缆，其中所述控制器分别与一个所述接收器和一根所述传感器电缆连接。
5.根据权利要求4所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述减速电机的功率、转速和频率被设置成：
功率：
根据输入参数，运输支架车满载行走总阻力矩M阻不大于1103Nm，最大速度对应的减速电机输出转速n约为11转/min；
电机的最大负载功率为：Pmax＝M阻×n/9550＝1.27KW；
考虑到减速器传动效率、电机数量、及使用系数等因素，对应到单个电机所需的输出功率为：
其中
m＝2——电机个数
η＝0.95——减速机效率
k＝1.2——电机使用系数
α＝0.2——备份减速电机功率损耗因子
实际选用电机的额定功率为1.1KW，考虑到备份减速电机会损耗驱动功率，按损耗系数α＝0.2计算，减速电机额定输出转矩为Ma＝800Nm，故有：Ma×(1-α)×2＝1280Nm>1103Nm；
额定转速：
根据输入参数，装箱速度范围为：V＝1m/min-10m/min，车轮直径为D＝0.3m。所选电机减速比为108.03，故有电机工作转速
实际选用电机额定转速为1420转/min。
工作频率：
电机控制器的额定输出电流Ia≥2×1.1×2.45＝5.39A,所选控制器输出电流7A；
根据上述计算，电机工作转速范围114.6转/min-1146转/min，换算到工作频率范围为：4-40Hz，实际选用电机控制器的工作频率范围0-250Hz。
6.根据权利要求5所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述同组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机之间采用矢量变频一拖二的控制方式，即：由于驱动支架车前进的左右两台电机中间是刚性的连接并考虑到中间的跨度的大小，认为一组变频器驱动控制子系统内的两台电机驱动的是一个物体，一个物体只有一个重心；
所述一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机与所述另一组变频器驱动控制子系统中的两台减速电机采用主从控制模式，以达到所述不同组变频器驱动控制子系统中的电机之间的同步。
7.根据权利要求6所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述电机驱动子系统设置有位置接近开关，确保所述控制器对减速电机进行减速及停止控制，以达到装箱时的定位要求。
8.根据权利要求7所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述位置接近开关包括两个，使得如有一个失效，则另一个起备保作用。
9.根据权利要求8所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述电机主回路接口盒设有急停开关，用于在异常情况时可供按下，使支架车停止运行，以及在装箱到位时使前进和后退按钮失效，防止误操作。
10.根据权利要求9所述的箭体运输支架车用交流异步电机驱动控制系统，其特征在于，所述反馈编码器线缆采用双绞双屏蔽电缆，其与航空插头的连接采用单点双针工艺，以保证所述反馈编码器的运行可靠性。
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