CN202064388U - 一种挖掘机传动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种挖掘机传动控制系统，包括公共整流回馈模块和逆变器模块，公共整流回馈模块由两个整流回馈单元组成，逆变器模块包括两台提升/行走逆变器、两台上下推压逆变器和两台回转逆变器，整流回馈单元、提升/行走逆变器、上下推压逆变器和回转逆变器均通过现场总线与可编程控制器连接，提升/行走逆变器、上下推压逆变器和回转逆变器均为全数字交流变频调速系统。本实用新型的整流回馈单元可将直流母线上的发电状态的能量送回电网，交直交的供电方式对于电网的谐波污染较小，能耗低，功率因数可以达到0.99。本实用新型在任意挖掘轨迹上都可调整切削角度、控制挖掘力，挖掘力、挖掘速度及铲斗姿态的协调控制，也提高挖了掘效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及露天矿山挖掘机械，特别是一种挖掘机传动控制系统。
背景技术
目前，大型露天矿山开采所用的正铲挖掘机一般为单斗杆，传动系统采用直流调速，其缺点是挖掘角度不可控，需要的传动功率大、能耗高，而且直流传动系统功率因数低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可降低传动功率和能耗并可提高传动系统功率因数的挖掘机传动控制系统。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种挖掘机传动控制系统，包括公共整流回馈模块、公共直流母线和逆变器模块，所述的公共整流回馈模块由两个整流回馈单元组成，每个整流回馈单元的输入端与整流变压器连接、其输出端与公共直流母线连接，所述的逆变器模块包括两台提升/行走逆变器、两台上下推压逆变器和两台回转逆变器，所述的两台提升/行走逆变器、两台上下推压逆变器和两台回转逆变器的输入端均接在公共直流母线上，所述的提升/行走逆变器的输出端通过接触器分别与提升电机和行走电机连接，所述的上下推压逆变器和回转逆变器的输出端分别与推压电机和回转电机连接；所述的两个整流回馈单元、两台提升/行走逆变器、两台上下推压逆变器和两台回转逆变器均通过现场总线与可编程控制器连接，所述的提升/行走逆变器、上下推压逆变器和回转逆变器均为全数字交流变频调速系统，并且前提升/行走逆变器、上下推压逆变器和前回转逆变器分别连接一个编码器。
本实用新型所述的两台提升电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制；两台回转电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、由于本实用新型的整流回馈单元可以将直流母线上的发电状态的能量送回电网，交直交的供电方式对于电网的谐波污染较小，能耗低，功率因数可以达到0.99。
2、由于本实用新型的提升、上下推压斗杆的位置、速度都是可控的，使得铲斗可绕斗杆转动，在任意挖掘轨迹上都可调整切削角度、控制挖掘力，挖掘力、挖掘速度及铲斗姿态的协调控制，也提高挖了掘效率。
3、由于本实用新型的逆变器均为全数字交流变频调速系统，与直流传动装置相比，可大大提高功率因数。
4、本实用新型的两台提升/行走逆变器通过接触器进行切换，分别控制提升电机和行走电机，这样可以节省逆变器的数量。
5、由于本实用新型采用主从控制，可以保证两台电机的出力一样，降低能耗。
附图说明
本实用新型共有附图2张，其中：
图1是挖掘机传动控制系统的电路连接示意图。
图2是挖掘机挖掘角度控制示意图。
图中：1、整流回馈单元，2、提升/行走逆变器，3、上下推压逆变器，4、回转逆变器，5、公共直流母线，6、进线开关，7、整流变压器，8、现场总线，9、编码器，10、接触器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种挖掘机传动控制系统，包括公共整流回馈模块、公共直流母线5和逆变器模块，所述的公共整流回馈模块由两个整流回馈单元1组成，每个整流回馈单元1的输入端与整流变压器7连接、其输出端与公共直流母线5连接，所述的整流变压器7的输入端与进线开关6连接，所述的逆变器模块包括两台提升/行走逆变器2、两台上下推压逆变器3和两台回转逆变器4，所述的两台提升/行走逆变器2、两台上下推压逆变器3和两台回转逆变器4的输入端均接在公共直流母线5上，所述的提升/行走逆变器2的输出端通过接触器10分别与提升电机和行走电机连接，所述的上下推压逆变器3和回转逆变器4的输出端分别与推压电机和回转电机连接；所述的两个整流回馈单元1、两台提升/行走逆变器2、两台上下推压逆变器3和两台回转逆变器4均通过现场总线8与可编程控制器连接，所述的提升/行走逆变器2、上下推压逆变器3和回转逆变器4均为全数字交流变频调速系统，并且前提升/行走逆变器2、上下推压逆变器3和前回转逆变器4分别连接一个编码器9。所述的两台提升电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制；两台回转电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制。
挖掘机的挖掘原理基本上是模仿人使用铁锹的动作，配上电力传动系统。电铲的一个挖掘周期很短，是一个重复短时工作制，提升、推压、回转电机需要经常的启动、制动，采用交流变频系统，逆变器在制动的过程中将制动能量反馈到直流母线上，其能量或通过整流回馈单元1回馈电网，或提供给其他逆变器，从而节约能量。在挖掘过程中存在一个最佳的挖掘角度，在这个角度进行挖掘，需要的力最小，挖掘的效率最高。根据这个挖掘角度，在任何一个挖掘点上，提升的高度、推压斗杆的伸出长度都是固定的。通过连接在前提升、上下推压逆变器3上的编码器9可以计算出提升的高度、上下推压的伸出长度以及它们的运行速度，在挖掘过程中，根据最佳挖掘角度的要求，通过调整提升的高度、上下斗杆的伸出长度，就能够实现最佳挖掘。此外，采用编码器9进行测速，还可以提高逆变器的动态性能。
图2所示为挖掘机挖掘角度控制示意图，提升点C的位置坐标、上下推压斗杆与铲斗铰接点B1和B2的位置坐标、上下推压斗杆推压轴中心A1和A2和铰接点B1和B2之间的距离和
以及天轮和铲斗之间钢丝绳长度
等都是已知参数，根据这些参数及最佳挖掘角度，可以计算出提升高度、上下推压斗杆推压距离的变化。本发明根据这些变化要求，控制提升、上下推压斗杆的行程，实现最佳挖掘角度的挖掘。
Claims (2)
1.一种挖掘机传动控制系统，其特征在于：包括公共整流回馈模块、公共直流母线(5)和逆变器模块，所述的公共整流回馈模块由两个整流回馈单元(1)组成，每个整流回馈单元(1)的输入端与整流变压器(7)连接、其输出端与公共直流母线(5)连接，所述的逆变器模块包括两台提升/行走逆变器(2)、两台上下推压逆变器(3)和两台回转逆变器(4)，所述的两台提升/行走逆变器(2)、两台上下推压逆变器(3)和两台回转逆变器(4)的输入端均接在公共直流母线(5)上，所述的提升/行走逆变器(2)的输出端通过接触器(10)分别与提升电机和行走电机连接，所述的上下推压逆变器(3)和回转逆变器(4)的输出端分别与推压电机和回转电机连接；所述的两个整流回馈单元(1)、两台提升/行走逆变器(2)、两台上下推压逆变器(3)和两台回转逆变器(4)均通过现场总线(8)与可编程控制器连接，所述的提升/行走逆变器(2)、上下推压逆变器(3)和回转逆变器(4)均为全数字交流变频调速系统，并且前提升/行走逆变器(2)、上下推压逆变器(3)和前回转逆变器(4)分别连接一个编码器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机传动控制系统，其特征在于：所述的两台提升电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制；两台回转电机逆变器之间通过控制电缆连接，实现主从控制。
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