CN202508090U - 具有速度传感器的隔爆型变频调速器 - Google Patents

具有速度传感器的隔爆型变频调速器 Download PDF

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王远波
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Abstract

本实用新型提供了一种具有速度传感器的隔爆型变频调速器，应用于以鼠笼式电机作为牵引电机的矿业用蓄电池机车，包括用于控制调速的处理器、用于发送调节指令的控制板、主电路、用于驱动电机的逆变电路，用于检测、反馈机车速度的速度传感器。其中所述控制板电性连接于所述处理器，主电路连接于外部电源和所述处理器之间，所述逆变电路连接于所述主电路和鼠笼式电机之间，所述逆变电路还连接于所述处理器，所述速度传感器连接于所述处理器，所述主电路包括整流电路、滤波电路，所述逆变电路采用大功率IGBT作为开关器件。本实用新型提高了机车的安全性、可靠性，以及运行的平稳性，降低维护成本。

Description

具有速度传感器的隔爆型变频调速器
技术领域
本实用新型涉及一种变频调速器，特别是应用于矿业的隔爆型蓄电池机车的变频调速器。
背景技术
随着电子技术和运输工具的发展，各种矿用的蓄电池机车也成为矿上运输的重要工具，其速度、稳定及节能等各方面性能都是衡量其自身实用性的主要指标。以5T或8T隔爆型蓄电池电机车为例，这两种电机车一直采用电阻调速装置，即在电源和牵引电动机之间串联可变电阻器，通过调整可变电阻值的大小来改变牵引电动机的端电压，以此达到调速的目的。在调速过程中会有15％～30％的电能损耗在电枢回路串联的电阻上。由于该控制器靠动、静触头的分断、闭合来实现电机车的起动、调速、前进和后退，因此，启动电流冲击，进而造成机车牵引力波动引起机械冲击，另外触头磨损、烧损严重，造成触头更换量大，维修成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有速度传感器的隔爆型变频调速器，应用于以鼠笼式电机作为牵引电机的矿用蓄电池机车，提高机车的安全性、可靠性，以及运行的平稳性，降低维护成本。
本实用新型的技术方案是：一种具有速度传感器的隔爆型变频调速器，包括用于控制调速的处理器、用于发送调节指令的控制板、主电路、用于驱动电机的逆变电路，用于检测、反馈机车速度的速度传感器，其中所述控制板电性连接于所述处理器，主电路连接于外部电源和所述处理器之间，所述逆变电路连接于所述主电路和鼠笼式电机之间，所述逆变电路还连接于所述处理器，所述速度传感器连接于所述处理器。
所述主电路包括整流电路、滤波电路。
所述逆变电路采用大功率IGBT作为开关器件。
所述变频调速器还包括一个用于显示所述机车运行参数和/或故障代码的显示屏，所述显示屏电性连接所述处理器。
所述控制板上设有：用于指示变频调速器工作状态的LED指示灯；用于调试所述控制板的测试孔；用于控制所述机车运行速度和/或方向的操作部。
所述操作部包括：用于控制机车运行方向的调向手柄；用于控制机车运行速度的调速手柄；用于控制机车头灯的灯源开关。
所述处理器为DSP处理器。
本实用新型通过用变频器控制鼠笼式电机的电源频率，进而实现对电机的速度调节。具体的，变频调速器主要通过处理器来实现指令的交互，借由控制板发送指令，处理器将相应的指令识别后即控制逆变电路的输出，速度传感器把检测的机车速度实时反馈给处理器，进一步调节逆变电路的输出，将车速稳定在给定值。逆变电路的输出频率连续可调，从而使机车低速运行能力强，起动平稳。更好的，逆变电路采用大功率IGBT作为开关器件，能量利用率高，具有很好的节能效果，且可以大大提高机车的安全性及可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例的控制板的结构示意图；
图3是本实用新型一实施例的操作部的结构示意图。
图中：10-处理器，20-控制板，21-指示灯，22-测试孔，23-操作部，30-主电路，40-逆变电路，50-显示屏，100-变频调速器，200-鼠笼式电机，231-调向手柄，232-调速手柄，233-灯源开关。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1，本实用新型提供了一种具有速度传感器的隔爆型变频调速器100，其主要应用于以鼠笼式电机200作为牵引电机的矿用蓄电池机车，变频调速器100可以调节鼠笼式电机200的输入电源的频率来调节其运行速度，每辆机车设置有两台具有速度传感器的隔爆型变频调速器100。所述变频调速器100包括：处理器10，用于实现变频调速器100的整体调速控制，其可以进行编码/译码指令、编程逻辑控制等。具体应用中，该处理器10优先采用DSP处理器，其接收控制板20的操作指令，对主电路30和逆变电路40控制调节，从而实现对鼠笼式电机200的控制调速；控制板20，用于发送调节指令，该控制板20电性连接于处理器10，是用户直接操作进而实现控制的部件。其可以发出调速、调向及头灯开关控制等指令，所述指令经处理器10编码或译码后控制主电路30和逆变电路40实现调速；主电路30，内部具有整流电路、滤波电路等，其外部连接机车内安装的蓄电池。蓄电池提供的电力经主电路30对其相应的变换后，受逆变电路40的控制作用于鼠笼式电机200；逆变电路40，用于接收处理器10的控制信号，对作用于鼠笼式电机200的电源进行频率控制，借此实现调速控制；速度传感器60，连接于处理器10，用于检测机车的速度，并将速度数据传送到处理器10，提供变频调速器100的速度控制数据，通过加大或减小电机的牵引力，将车速稳定在给定值。
优选的，逆变电路部分采用大功率IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)作为开关器件，处理器10对该开关器件进行控制，通过对功率开关通断时间的控制实现调速，能量利用率高，具有很好的节能效果，且可以大大提高机车的安全性及可靠性。
本实用新型的一实施例中，具有速度传感器的隔爆型变频调速器100还有一显示屏50，并且电性连接于处理器10。显示屏50可以显示变频调速器100所在机车的运行参数和/或故障代码。机车的运行参数具体包括：电源电压、电机电流基波有效值、机车运行速度。如果电源电压过低，显示屏50显示的电源电压参数会闪烁报警，借此能让用户及时发现出现的问题。
如图2，是本实用新型的一实施例的控制板20的结构示意图，该控制板20包括：LED指示灯21、测试孔22及操作部23。其中，LED指示灯21用于协助指示变频调速器100的工作状态及故障原因，使用户能更快地了解变频调速器100的工作状态及故障原因，测试孔22用于测试部分相关参数，从而调试控制板20。操作部23主要用于控制机车的运行速度和/或方向，其具体的结构如图3所示，该操作部23包括：
调向手柄231，用于控制机车的运行方向。其具有“0”、“前”、“后”三个档位，以变频调速器100所在的司机室为参考方向，将调向手柄231箭头指向“前”，机车将向前方行驶，将调向手柄231的箭头指向“后”，机车将向后方行驶(相当于倒车)，本实用新型的实施例中，从“0”位到“前”和“后”手柄的旋转角度为60度，符合人机工程手动调向的转动幅度。
调速手柄232，用于控制机车的运行速度。其具有“0”、牵引给定区域和电制动给定区域。牵引区域有1～7个档位，为牵引状态的速度给定。电制动区域也有1～7个档位，为电制动状态的制动力给定。变频调速器100根据级位的不同，同时给定牵引力和调速器输出频率，逐级增加。本实用新型的一实施例中，变频调速器100的输出频率可调范围为0～120Hz，额定工作频率为54Hz，需要说明的是，变频调速器100的最高输出频率和额定工作频率不限于此数据，其可以根据不同的用户需求制定。变频调速器100具有恒转矩和恒功率两种工作区域，频率在0～额定频率范围内牵引电机具有恒转矩控制能力，频率在额定频率～最高频率范围内牵引电机为恒功率控制能力。具体档位的功能设置如下：
调速器的“1”位是用于起动机车和列车装载用，速度给定值2km/h。
调速器的“4”位为额定车速位。
调速器的“7”位为最高车速位。
机车在高于额定车速后进入恒功率牵引模式，随着车速的增加，电机车的牵引力减小，对于不同的负载，车速可能无法达到最高车速，变频调速器100将根据鼠笼式电机200电流的限制，将车速控制在鼠笼式电机200能够达到的最高车速(该车速低于“7”位给定车速)。
操作部23还设有灯源开关233，用于控制机车头灯的开关，并控制点亮头灯的方向。
更好的，每辆机车的两台变频调速器100之间有电气互锁功能，具体如下：
机车两端变频调速器100的调向手柄231都不在“0”位时，变频调速器100不能得到司机指令，无法行车；一端变频调速器100的调向手柄231处于“0”位，操作另一端变频调速器100，司机指令才能到达处理器10，进行行车控制。
一端变频调速器100处于行车控制有效状态，如果操作另一端的变频调速器100，司机指令马上失效，变频调速器100将无法控制机车。
综上所述，本实用新型通过用变频器控制鼠笼式电机的电源频率，进而实现对电机的速度调节。具体的，变频调速器主要通过处理器来实现指令的交互，借由控制板发送指令，处理器将相应的指令识别后即控制逆变电路的输出，速度传感器把检测的机车速度实时反馈给处理器，进一步调节逆变电路的输出，将车速稳定在给定值。逆变电路的输出频率连续可调，从而使机车低速运行能力强，起动平稳。更好的，逆变电路，其用大功率IGBT作为开关器件，能量利用率高，具有很好的节能效果，且可以大大提高机车的安全性及可靠性。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有速度传感器的隔爆型变频调速器，包括用于控制调速的处理器(10)、用于发送调节指令的控制板(20)、主电路(30)、用于驱动电机的逆变电路(40)，用于检测、反馈机车速度的速度传感器(60)，其特征在于：所述控制板(20)电性连接于所述处理器(10)，主电路(30)连接于外部电源和所述处理器(10)之间，所述逆变电路(40)连接于所述主电路(30)和鼠笼式电机(200)之间，所述逆变电路(40)还连接于所述处理器(10)，所述速度传感器(60)连接于所述处理器(10)。
2.根据权利要求1所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述主电路(30)包括整流电路、滤波电路。
3.根据权利要求1所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述逆变电路(40)采用大功率IGBT作为开关器件。
4.根据权利要求1所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述变频调速器(100)还包括一个用于显示所述机车运行参数和/或故障代码的显示屏(50)，所述显示屏(50)电性连接所述处理器(10)。
5.根据权利要求1所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述控制板(20)上设有：用于指示所述变频调速器工作状态的LED指示灯(21)；用于调试所述控制板的测试孔(22)；用于控制所述机车运行速度和/或方向的操作部(23)。
6.根据权利要求5所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述操作部(23)包括：用于控制机车运行方向的调向手柄(231)；用于控制机车运行速度的调速手柄(232)；用于控制机车头灯的灯源开关(233)。
7.根据权利要求1所述的具有速度传感器的隔爆型变频调速器，其特征在于：所述处理器(10)为DSP处理器。
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