CN202261135U - 蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器，它包括与蓄电池连接的上电控制电路及与永磁同步牵引电动机连接的逆变电路，与上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机连接用于对上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机实行集中控制的控制单元；通过功率开关管构成的三相桥式逆变电路得到与给定力矩相同的的交流电拖动交流永磁同步电机，通过调节方向和速度控制器，可以使电机在四象限中运行，达到驱动与制动的效果。优点是：采用现代控制技术，提高了电机车安全性和可靠性，维护量小、节电量高等。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术和控制技术领域，具体是一种蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器。
背景技术
目前我国煤矿的矿用直流电源电机车调速器，大多都是电阻调速型。这种调速存在很多弊端，如：1）安全性能低，直流牵引电动机系统没有电制动功能，制动完全依靠机械摩擦制动，司机的反应时间较长，制动距离长。2）调速器可靠性低，由于直流电机调速靠串电阻调速，所以长时间的运行的制动电阻容易损坏。3）控制器维修量比较，直流牵引机车采用凸轮控制器或斩波调速控制器，实现机车的启动、调速、停车，控制器的接触组触头、截片在通、断操作过程中拉弧烧损，要经常打磨甚至更换，维修量很大。4）电力消耗严重，直流牵引电阻调速机车或斩波调速机车，它们只工作在第一、三象限中，当需要减速或刹车时，没有第二或第四象限运行功能，不能实现电气制动，只能将大量的电能白白消耗在电阻或铁磨损上面，而实现刹车功能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种蓄电池电机车用永磁同
步牵引电动机四象限运行调速器，提高了调速器的可靠性和安全性，实现了电气制动。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器，包括与蓄电池连接的上电控制电路及与永磁同步牵引电动机连接的逆变电路，与上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机连接用于对上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机实行集中控制的控制单元；所述的上电控制电路包括直流接触器Q1和并联在直流接触器Q1两端的电阻R0；所述的控制单元包括控制电路，分别与控制电路连接的驱动电路、上电控制单元、旋变信号检测单元和外部输入单元；其特征在于：所述的逆变电路包括滤波电容C1、C2、C3、均压电阻R1、R2、R3和功率开关管QT1～QT6构成的三相逆变桥；滤波电容C1、C2、C3与均压电阻R1、R2、R3并联后依次串联在蓄电池的正负极之间；功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极与蓄电池的正极连接；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极与蓄电池的负极连接；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与永磁同步牵引电动机B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机C相相连；功率开关管QT1～QT6基极连接驱动电路，永磁同步牵引电动机与旋变信号检测单元连接，上电控制单元连接直流接触器Q1。
本实用新型的有益效果是：
1）安全性能高，调速器具有运行在第二、第四象限功能，从而实现电制动功能，制动力矩大，制动的反应时间短，因此相同的工矿下，制动距离要短，提高了机车的安全性能。
2）调速器可靠性高，由于取代了串电阻调速，采用了更加可靠的半导体、高频机，使得调速能长期稳定运行，大大提高调速器的可靠性。
3）控制器维修量少，永磁同步电动机的调速器采用无极调速，控制器采用集成度和可靠性极高的DSP控制芯片及IPM驱动模块。基本没有维修工作量。
4）更加节约用电，蓄电池机车采用永磁同步电动机系统，在机车减速的过程中可以对电池组进行充电，大部分的机车势能得到回馈，可以极大的延长电池组的放电时间，提高续航里程，既节约了电力又节省了充电作业时间，同时延长电池的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器有一与蓄电池连接的上电控制电路及与永磁同步牵引电动机连接的逆变电路，与上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机连接用于对上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机实行集中控制的控制单元；所述的上电控制电路包括直流接触器Q1和并联在直流接触器Q1两端的电阻R0；所述的控制单元包括控制电路，分别与控制电路连接的驱动电路、上电控制单元、旋变信号检测单元和外部输入单元；所述的逆变电路包括滤波电容C1、C2、C3、均压电阻R1、R2、R3和功率开关管QT1～QT6构成的三相逆变桥；滤波电容C1、C2、C3与均压电阻R1、R2、R3并联后依次串联在蓄电池的正负极之间；功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极与蓄电池的正极连接；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极与蓄电池的负极连接；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与永磁同步牵引电动机B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机C相相连；功率开关管QT1～QT6基极连接驱动电路，永磁同步牵引电动机与旋变信号检测单元连接，上电控制单元连接直流接触器Q1。
在逆变电路中，滤波电容C1和均压电阻R1并联，滤波电容C2和均压电阻R2并联，滤波电容C2和均压电阻R2并联；每一个功率开关管的集电极与发射极之极连接二极管。
工作过程：蓄电池电压输入直流接触器Q1、上电电阻R0构成的上电控制电路，再经过由滤波电容C1～C3、均压电阻R1～R3、功率开关管QT1～QT6构成的逆变电路，产生与控制给定相符的力矩。控制单元对上电控制电路、逆变电路、永磁同步牵引电动机速度和方向输入实行集中控制。
当输入力矩变化方向与永磁同步牵引电动机运行方向一致时，永磁同步牵引电动机运行在第一、三象限中，此时永磁同步牵引电动机运行在驱动状态，电能转换为机械能。
当输入力矩变化方向与永磁同步牵引电动机运行方向相反时，永磁同步牵引电动机运行在第二、四象限中，此时永磁同步牵引电动机运行在制动状态，机械能转换为电能，通过调速器回馈电池，从而实现永磁同步牵引电动机的驱动与制动功能。
永磁同步牵引电动机旋变传感器信号连接到控制电路中，功率开关管驱动信号采用PWM控制技术。
当蓄电池电压下降到一定值时，上电控制单元会报告蓄电池电压不足故障并发出相关保护信号，防止蓄电池过放电而受到损害，延长蓄电池的使用寿命。
Claims (1)
1.一种蓄电池电机车用永磁同步牵引电动机四象限运行调速器，包括与蓄电池连接的上电控制电路及与永磁同步牵引电动机连接的逆变电路，与上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机连接用于对上电控制电路、逆变电路和永磁同步牵引电动机实行集中控制的控制单元；所述的控制单元包括控制电路，分别与控制电路连接的驱动电路、上电控制单元、旋变信号检测单元和外部输入单元；其特征在于：所述的上电控制电路包括直流接触器Q1和并联在直流接触器Q1两端的电阻R0；所述的逆变电路包括滤波电容C1、C2、C3、均压电阻R1、R2、R3和功率开关管QT1～QT6构成的三相逆变桥；滤波电容C1、C2、C3与均压电阻R1、R2、R3并联后依次串联在蓄电池的正负极之间；功率开关管QT1、QT3、QT5的集电极与蓄电池的正极连接；功率开关管QT2、QT4、QT6的发射极与蓄电池的负极连接；功率开关管QT1的发射极与功率开关管QT2的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机A相相连，功率开关管QT3的发射极与功率开关管QT4集电极的连接点与永磁同步牵引电动机B相相连，功率开关管QT5的发射极与功率开关管QT6的集电极的连接点与永磁同步牵引电动机C相相连；功率开关管QT1～QT6基极连接驱动电路，永磁同步牵引电动机与旋变信号检测单元连接，上电控制单元连接直流接触器Q1。
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