CN114362637A - 一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统，针对矿用胶轮梭车变频器车载时，整流部分的进线电抗和直流母线支撑电容需要的空间大，而梭车能提供的空间有限，使得器件的布局给电气系统的可靠性带来隐患的问题，本发明提出将变频器整流部分的进线电抗，整流器，直流母线支撑电容及相应控制装置固定在地面，变频器的逆变器及其控制装置车载，整流器和逆变器的控制相对独立，使得变频系统的开发不再受梭车空间限制，从而达到提高梭车运行的可靠性，方案简单易行。

Description

一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统
技术领域
本发明涉及矿用胶轮梭车技术领域，具体为一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统。
背景技术
全国重点煤矿大规模粗放性长壁开采后会，每年会留下几千个20m到50m的煤柱，为了提高煤炭回采率，煤柱必须进行短壁机械化开采回收，梭车是煤矿井下实现短距快速运输的一种无轨胶轮车辆，车辆行驶过程中，其驱动动力靠约200米的拖拽电缆提供。朱峰.煤矿用电驱梭车控制系统硬件的设计与实现[J].煤矿机电,2021,42(4):80-87,7.提出了一种电缆通过车载电缆卷筒给车载变频器供电，车载变频器再给梭车驱动变频电机供电，来满足梭车运煤使用要求的方案，但其不足之处在于，变频器车载时，进线电抗和直流母线支撑电容需要的空间大，而梭车能提供的空间有限，使得器件的布局空间受限，从而给电气系统的可靠性带来了隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统，整流器和逆变器的控制相对独立，使得变频系统的开发不再受梭车空间限制，从而达到提高梭车运行的可靠性，方案简单易行。技术方案如下：
一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统，包括电源、电缆、电缆卷筒、背靠背PWM型变频器、变频电机及相应测控装置，其特征在于，所述背靠背PWM型变频器整流部分的进线电抗、整流器、直流母线支撑电容及相应测控装置固定在地面，背靠背PWM型变频器的逆变器及其测控装置车载，整流后的直流电通过车载电缆卷筒向车载逆变器提供直流电源，整流器和逆变器之间不设置直接连接的信号线；整流器的整流状态为不控整流，整流器逆变状态时的控制目标是限制梭车驱动变频电机能量回馈时的直流母线电压泵升。
进一步的，逆变器的测控装置，即车载控制器用于接收行驶和转向控制装置的信号，驱动变频电机的电参数信号，电缆挠度的信号，实现车载逆变或整流控制；整流器的测控装置，即地面控制器检测到的直流母线的电压高于目标值，则控制整流器为逆变状态，将驱动变频电机回馈到母线的电能送回电网。
更进一步的，所述车载控制器还要控制梭车上的刮板电机、油泵电机的开关、液压系统的电磁阀及车灯和喇叭，并将梭车车辆信息和变频器交流电参数在车载显示器上显示。
更进一步的，所述电缆卷筒通过液压马达驱动，液压系统采用高低双溢流阀的形式。
更进一步的，直流电源线和交流电源线共用一根电缆，通过电缆卷筒，自动伸缩。
更进一步的，逆变送回电网的正弦交流电电流幅值的目标值由直流母线电压偏差通过PID算法确定，并网交流电电流幅值目标值确定后，通过电流滞环控制策略使并网交流电实际值跟踪其目标值。
本发明的有益效果是：本发明省去了变频器整流端的进线电抗和直流支撑电容对车厢空间的要求，降低了器件的布局空间受限给电气系统的可靠性带来的隐患，同时简化了车厢布局设计的难度，增加了梭车载煤的空间。
附图说明
图1为本发明矿用胶轮梭车电驱动变频系统的变频器电气系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，梭车变频器电气系统主要由：AC：1140V的电源，固定在地面的整流装置及其地面控制器、车载电缆卷筒、车载逆变、梭车驱动变频电机、刮板电机、油泵电机、液压系统及相应测控装置构成，整流装置包括进线电抗和直流母线支撑电容等体积较大的设备，开关包括断路器和接触器。直流电源线、交流电源线共用一根电缆，通过电缆卷筒，自动伸缩，来满足梭车运煤使用需求，变频器的整流器和逆变器之间的电流是能双向流动的，变频器的整流器和逆变器之间没有直接的信号线连接，车载还有声，光、驾驶员操控装置以及控制器和显示器，另外车载有漏电保护装置，瓦斯报警装置。
车载控制器的主要功能是：接收行驶、转向控制装置的信号，驱动变频电机的电参数信号，电缆挠度的信号，实现车载逆变或整流控制；控制器还要控制刮板电机、油泵电机的开关、液压系统的电磁阀及车灯和喇叭，并将梭车车辆信息和变频器交流电参数在车载显示器上显示。变频电机定子磁链的旋转方向和旋转速度的目标值由驾驶员操作的速度操控装置给定，速度操控装置信号的范围是[-10V，+10V]，正、负分别对应定子磁链旋转方向的正、负，即梭车的前进、后退，信号的绝对值大小对应定子磁链旋转速度的快慢；梭车转向及大小由驾驶员操作的转向操控装置给定，转向操控装置信号的范围是[-10V，+10V]，信号值的大小对应右、左变频电机定子旋转磁链速度目标值的绝对值之差，差值的正、负分别对应梭车左转、右转。定子磁链目标值给定后，通过检测实际定子磁链在空间的位置和大小，通过直接转矩控制策略使定子磁链实际值跟踪其目标值。
地面控制器的主要功能：整流器的整流状态为不控整流，当驱动梭车的变频电机处于回馈状态时，会使直流母线的电压升高，此为泵升现象，对系统和电力电子器件有害，应加以限制，当检测到的直流母线的电压高于目标值，则控制整流器为逆变状态，直流母线电压目标值1900V，将驱动变频电机回馈到母线的电能送回电网，来达到限制泵升的目的。逆变送回电网的正弦交流电电流幅值的目标值由直流母线电压偏差通过PID算法确定，并网交流电电流幅值目标值确定后，通过电流滞环控制策略使并网交流电实际值跟踪其目标值。
梭车向地面电源处行驶时，液压马达驱动卷筒收缆，当梭车向远离地面电源方向行驶时，依靠电缆的拉力使液压马达翻转，电缆卷筒放缆。梭车的卷缆液压系统采用高低双溢流阀的型式，即收缆时通过高压溢流阀建立较高的压力，该压力驱动卷缆马达产生转矩，驱动电缆卷筒收揽，放缆时，电缆卷筒上的电缆受拉力被拉出，液压马达反转，此时换向阀换向，低压溢流阀产生一个背压，防止因惯性造成电缆松脱混乱。

Claims (6)

1.一种矿用胶轮梭车电驱动变频系统，包括电源、电缆、电缆卷筒、背靠背PWM型变频器、变频电机及相应测控装置，其特征在于，所述背靠背PWM型变频器整流部分的进线电抗、整流器、直流母线支撑电容及相应测控装置固定在地面，背靠背PWM型变频器的逆变器及其测控装置车载，整流后的直流电通过车载电缆卷筒向车载逆变器提供直流电源，整流器和逆变器之间不设置直接连接的信号线；整流器的整流状态为不控整流，整流器逆变状态时的控制目标是限制梭车驱动变频电机能量回馈时的直流母线电压泵升。
2.根据权利要求1所述的矿用胶轮梭车电驱动变频系统，其特征在于，逆变器的测控装置，即车载控制器用于接收行驶和转向控制装置的信号，驱动变频电机的电参数信号，电缆挠度的信号，实现车载逆变或整流控制；整流器的测控装置，即地面控制器检测到的直流母线的电压高于目标值，则控制整流器为逆变状态，将驱动变频电机回馈到母线的电能送回电网。
3.根据权利要求2所述的矿用胶轮梭车电驱动变频系统，其特征在于，所述车载控制器还要控制梭车上的刮板电机、油泵电机的开关、液压系统的电磁阀及车灯和喇叭，并将梭车车辆信息和变频器交流电参数在车载显示器上显示。
4.根据权利要求1所述的矿用胶轮梭车电驱动变频系统，其特征在于，所述电缆卷筒通过液压马达驱动，液压系统采用高低双溢流阀的形式。
5.根据权利要求1所述的矿用胶轮梭车电驱动变频系统，其特征在于，直流电源线和交流电源线共用一根电缆，通过电缆卷筒，自动伸缩。
6.根据权利要求1所述的矿用胶轮梭车电驱动变频系统，其特征在于，逆变送回电网的正弦交流电电流幅值的目标值由直流母线电压偏差通过PID算法确定，并网交流电电流幅值目标值确定后，通过电流滞环控制策略使并网交流电实际值跟踪其目标值。
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