CN204347481U - 一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置，涉及铰接式卡车交流电传动系统控制领域。该电控装置包括：励磁回路、主回路和微机控制装置；其中，励磁回路通过励磁控制板与微机控制装置电连接；主回路通过逆变控制板与微机控制装置连接，主回路还包括与所述微机控制装置连接的电流传感器和电压传感器。本实用新型实施例提供的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，安全性高、智能、灵活、维护和操作方便，改变了30-60吨铰接式卡车传动系统采用机械控制装置的局面，从而极大的扩大了铰接式卡车的应用空间。

Description

一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置

技术领域

本实用新型涉及铰接式卡车交流电传动系统控制领域，尤其涉及一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置。

背景技术

铰接式卡车车身矮，装载高度低，车架采用独立悬挂结构，前后车体由铰接体连接，整车尤其是交流电传动系统技术含量高，难度大，其独特的结构能适应恶劣的气候、极差的地形，并具有极高的可用性。

目前，国内松软土质、沙质路面、隧道、涵洞、露天或地下矿山使用的载重30吨至60吨的铰接式卡车几乎全是从国外购买的，其传动系统大多采用机械控制装置。

随着卡车使用年限的增加，部件逐渐老化，造成卡车故障率高。而铰接式卡车所有更换的部件都需从国外购买，采购价格高、周期也相对较长，而且需要专业的维修人员处理故障和进行维修、器件更换等，维修成本高又不方便。这些不利的因素直接制约着铰接式卡车的作业率及运行成本。因此亟需开发一种适合国内使用的铰接式卡车电控装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置，包括：

励磁回路、主回路和微机控制装置；

所述励磁回路包括励磁绕组和励磁控制板，所述励磁回路通过所述励磁绕组与交流发电机连接，所述励磁回路通过所述励磁控制板与所述微机控制装置电连接；

所述主回路包括三相整流桥和逆变回路，所述三相整流桥的输入端与所述交流发电机连接，所述三相整流桥的输出端与所述逆变回路并联；

所述逆变回路包括逆变器、轮边电机、逆变脉冲输出板和逆变控制板，所述逆变器与所述轮边电机连接，所述逆变器通过所述逆变脉冲输出板与所述逆变控制板连接，所述逆变控制板与所述微机控制装置连接；

所述主回路还包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器用于检测所述主回路的电流，所述电压传感器用于检测所述主回路的电压；所述电流传感和所述电压传感器与所述微机控制装置连接。

进一步地，所述主回路还包括斩波回路，所述斩波回路包括串联连接的斩波器和制动电阻；所述斩波回路与所述逆变回路并联；所述斩波回路通过斩波控制板和斩波板与所述微机控制装置连接。

优选地，所述逆变回路设置六个，所述斩波回路设置为两个。

进一步地，所述主回路还包括支撑电容，所述支撑电容与所述逆变回路并联。

进一步地，所述逆变回路还包括差速控制板，所述差速控制板分别与所述轮边电机和所述微机控制装置连接。

进一步地，所述主回路还包括接地检测板，所述接地检测板与所述逆变回路并联，且所述接地检测板与所述微机控制装置连接。

进一步地，还包括熔断器，所述熔断器设置于所述主回路中。

进一步地，所述励磁回路还包括依次串联的励磁开关、防逆流二极管VD1、电阻和二极管VD2，所述二极管VD2与所述励磁控制板串联；所述电阻和二极管VD2与所述励磁绕组并联。

进一步地，还包括蓄电池和三稳压电源，所述三稳压电源的输入端与所述蓄电池连接，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件连接。

优选地，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件通过接线端子排连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，安全性高、智能、灵活、维护和操作方便，改变了30-60吨铰接式卡车传动系统采用机械控制装置的局面，从而极大的扩大了铰接式卡车的应用空间。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电路简略示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电路详细示意图；

图3是本实用新型实施例提供的逆变回路示意图；

图4是本实用新型实施例提供的发电机励磁回路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-4所示，本实用新型实施例提供了一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置，包括：

励磁回路、主回路和微机控制装置；

所述励磁回路包括励磁绕组和励磁控制板，所述励磁回路通过所述励磁绕组与交流发电机连接，所述励磁回路通过所述励磁控制板与所述微机控制装置电连接；

所述主回路包括三相整流桥和逆变回路，所述三相整流桥的输入端与所述交流发电机连接，所述三相整流桥的输出端与所述逆变回路并联；

所述逆变回路包括逆变器、轮边电机、逆变脉冲输出板和逆变控制板，所述逆变器与所述轮边电机连接，所述逆变器通过所述逆变脉冲输出板与所述逆变控制板连接，所述逆变控制板与所述微机控制装置连接；

所述主回路还包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器用于检测所述主回路的电流，所述电压传感器用于检测所述主回路的电压；所述电流传感和所述电压传感器与所述微机控制装置连接。

该铰接式卡车交流电传动系统电控装置的实际工作过程为：三相整流桥的输入端与交流发电机连接，将交流电转换为直流电，并与逆变回路并联，逆变回路的两端连接直流电路的正负极，形成中间直流回路。

逆变回路中的逆变器由半导体开关器件，如IGBT器件和反并联二极管组成三相桥式电路，逆变器根据逆变器控制板的转矩指令，完成轮边电机的牵引和制动控制以驱动卡车行驶。

本实用新型实施例中的逆变器，在铰接式卡车牵引时作为逆变器使用，制动时作为整流器使用，并可以实现牵引与制动工况的快速平滑地切换。铰接式卡车在牵引运行时，逆变器将中间直流环节的直流电逆变成电压、电流和频率按照牵引电机特性要求的三相交流电，驱动轮边电机处于电动机工作状态，铰接式卡车制动时，轮边电机工作在发电机状态，逆变器将轮边电机输出的电压和频率变化的三相交流电变化为直流电，输出至中间直流回路。逆变器驱动轮边电机的过程中，需要微机控制装置根据轮边电机的牵引和制动特性快速地输出指令达到对其的实时控制。

微机控制装置通过采集铰接式卡车由驾驶员操作的卡车方向开关、油门踏板和制动踏板的开关量和角度等信号，计算出改变铰接式卡车工况的轮边电机的制动力或牵引力的大小；结合电压传感器和电流传感器检测到的、并发送至微机控制装置的电压信号和电流信号，计算出控制轮边电机的实际电压大小和电流大小，进而得到逆变器的控制指令，并由微机控制装置发送至逆变控制板。

其中，主回路中可以设置多个电压传感器和电流传感器，并分别与微机控制装置连接。电压传感器连接中间直流回路的正负极，以实时检测中间直流回路的电压。微机控制装置接受来自电压传感器的0～10V的低压信号。通过微机控制装置的计算，得到三相整流桥、中间直流回路的实时电压，该电压传送给逆变控制板用于轮边电机的控制。电流传感器连接三相整流桥，用于检测中间直流回路的电流，电流检测回路先将测得的电流变换成0～75mV的电压信号再最终转换为0～10V的电压信号输送给微机控制装置，通过微机控制装置的运算，得到主回路的电流。另外，还可以设置轮边电机三相电流传感器(图中未画出)，实时检测轮边电机三相的电流，通过检测电路最终送入微机控制装置。

微机控制装置通过逆变器控制板输出逆变器的控制指令，经过逆变脉冲输出板将指令信号隔离、放大，变成可以控制逆变器中IGBT器件开通和关断的信号；同时，微机控制装置将逆变器的控制指令通过励磁控制板发送至励磁回路，励磁回路根据逆变器的控制指令，控制发电机为主回路提供符合逆变器输入要求的电压和电流。从而实现铰接式卡车的前进牵引、后退牵引、前进制动和后退制动等各种工况的运行，并可以在铰接式卡车运行中根据驾驶员意图由该微机控制装置发出合理地指令以完成卡车工况切换。

采用本实用新型实施例提供的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，实现了对铰接式卡车交流电传动系统的电控，改变了30-60吨铰接式卡车传动系统采用机械控制装置的局面；另外，本实用新型实施例提供的电控装置安全性高、智能、灵活、维护和操作方便，从而极大的扩大了铰接式卡车的应用空间。

本实用新型实施例中，所述主回路还包括斩波回路，所述斩波回路包括串联连接的斩波器和制动电阻；所述斩波回路与所述逆变回路并联；所述斩波回路通过斩波控制板和斩波板与所述微机控制装置连接。

本实用新型实施例中，所述逆变回路可以设置六个，所述斩波回路可以设置为两个。目前，铰接式卡车一般为六轮驱动，则在逆变回路中设置六个轮边电机，每个轮边电机驱动一个轮子，每个轮边电机连接一个逆变器，每个逆变器分别位于一个逆变回路中，六个逆变回路并联。

采用这样的结构，可以实现每个轮子的分别独立的驱动。

本实用新型实施例中，设置两个斩波回路，每个斩波回路均包括串联连接的斩波器和制动电阻，且两个斩波回路并联。其中，斩波器可以为IGBT器件。

本实施例中，制动电阻R1和R2都可以为定值电阻。在实际使用过程中，制动电阻R1和斩波器IGBT1构成第一斩波回路，制动电阻R2和斩波器IGBT2构成第二斩波回路，当中间直流回路的电压超过上限设定电压时，斩波控制板控制斩波器IGBT1、IGBT2导通，使中间直流回路通过制动电阻R1、R2释放能量以降低直流电压。

当铰接式卡车牵引时，将发电机发出的三相交流电经过电力二极管构成的三相整流桥整流成直流电，提供符合逆变器输入要求的电压和电流。在牵引工况下，中间直流回路的电压过压时微机控制装置通过斩波控制板控制斩波器打开以防止母线电压过高；当铰接式卡车运行在制动工况时，交流发电机通过中间直流回路和逆变器给异步轮边电机提供预励磁电压，一旦电动机在这个预励磁电压下开始工作，则中间直流回路的电压依靠轮边电机制动时反馈的能量迅速达到设定值，这时交流发电机不再向中间直流回路和制动电阻提供能量，逆变器控制异步轮边电机的定子频率小于转子频率，使得牵引电机工作在发电状态下，铰接式卡车处于制动工况。在制动工况下，斩波器根据母线电压的大小开始工作以维持直流母线电压在一定的范围内波动。

本实用新型实施例中，所述主回路还包括支撑电容，所述支撑电容与所述逆变回路并联。

在实际工作过程中，当中间直流回路的电压降低至设定电压下限时，逆变器给支撑电容充电。使中间直流回路的直流电压上升。

本实用新型实施例中，通过斩波回路和支撑电容，可以通过重复上面的充、放电过程，实时的调节中间直流回路的电压，避免中间直流回路中的电器件由于过压受到损坏。

本实用新型还包括弱磁控制功能，当轮边电机的工作电压达到额定电压时，由于电机受最高电压限制，电机电压失去调节能力，逆变器控制板控制电机输出电压稳定在最大值不变。随着供电频率的提高，电机工作在磁场削弱区，磁通与供电频率成反比降低。此时逆变控制板可以采用特定的弱磁控制策略控制电机的转矩随着供电频率成反比变化，使得牵引电机运行在弱磁状态下，并能提供合适的牵引或者制动力矩驱动卡车运行在牵引或者制动工况以满足铰接式卡车的运行。

本实用新型实施例中，所述逆变回路还包括差速控制板和转速传感器，所述差速控制板分别与所述轮边电机和所述微机控制装置连接，所述转速传感器分别与所述轮边电机和所述微机控制装置连接。

本实施例中，可以对每个轮边电机设置一个转速传感器，检测每个轮边电机的转速，并将转速信号发送给微机控制装置，微机控制装置根据所有轮边电机的转速差异情况，通过差速控制板实时智能地调节轮边电机的力矩，以消除六个轮边电机之间的差速。从而使得轮边电机处于电动机工作状态时，可以保证多个轮边电机的三相电压对称，三相电流接近正弦，并能减少谐波及电压不对称对轮边电机的影响。

本实用新型实施例中，所述主回路还包括接地检测板，所述接地检测板与所述逆变回路并联，且所述接地检测板与所述微机控制装置连接。

实际使用过程中，将接地检测板正负检测端分别连接至中间直流回路的正负极之间。通过检测直流母线正负极对地的绝缘阻值可以判定是否发生接地故障，也能根据检测到的信号变换规律判定发电机是否发生接地故障。接地检测板连接微机控制装置，实现微机控制装置对发电机和中间直流回路正负极发生接地故障的检测。当微机控制装置检测到接地故障时，发出报警指令以提示操作人员出现接地故障，同时根据接地故障情况必要时对逆变器采取急停措施以防止故障扩大。

本实用新型实施例提供的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，还包括熔断器，所述熔断器设置于所述主回路中。

设置在各回路中的熔断器，分别用于通断本实用新型中的各控制回路电路，当回路存在过流、短路等故障现象时，熔断器自动断开相应控制电路，达到保护该回路器件的目的。

本实施例中，所述励磁回路还包括依次串联的励磁开关、防逆流二极管VD1、电阻和二极管VD2，所述二极管VD2与所述励磁控制板串联；所述电阻和二极管VD2与所述励磁绕组并联。

在实际工作过程中，防逆流二极管VD1用于防止对铰接式卡车上的蓄电池充电，励磁开关SF1可以根据设定值在励磁回路过流时自动断开，以保护发电机励磁回路中各器件。

本实用新型实施例中，铰接式卡车交流电传动系统电控装置，还包括蓄电池和三稳压电源，所述三稳压电源的输入端与所述蓄电池连接，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件连接。

在实际使用过程中，输出端连接微机控制装置、接地检测板、励磁控制板、逆变控制板、逆变脉冲输出板、差速控制板和/或斩波板等，可以在蓄电池输出电压上下波动时为上述部件提供稳定的24V直流电。

本实施例中，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件通过接线端子排连接。

可以使电连接比较整齐、美观，同时便于检修和维护。

本实用新型实施例中，微机控制装置还可以对电传动铰接式卡车进行故障检测，当卡车有过压、过流、接地或牵引电动机过热等故障时，微机控制装置可以智能地记录故障发生时刻的各电参数和发生故障的时间并将故障发送至驾驶室显示屏，并根据故障类型和情况分类给出报警或者保护，需要保护的故障会自动采取必要的处理措施以确保故障不会扩大。

上述实施例中，微机控制装置还可以将卡车工况、三相整流桥的输出电压和电流、轮边电机的三相电流、功率等电量信号，通过通讯方式实时发送至驾驶室的显示屏以方便驾驶员掌握卡车及轮边电机的运行状况。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、由于本实用新型采用微机控制装置，提供的交流传动多轮驱动铰接式卡车电控系统故障保护可靠、灵活、全面，提高了铰接式卡车的安全和舒适性。

2、本实用新型可以实时显示铰接式卡车各运行电参数、各逆变器和三相交流异步电机运行状态、故障信息等，方便驾驶人员动态了解和掌握铰接式卡车运行情况。

3、本实用新型电器布局合理，电器安装和布线满足交流传动铰接式卡车电气系统电磁兼容的要求。

4、本实用新型采用逆变器驱动异步交流电机，能针对不同的工作和运行环境实时地控制系统的牵引力或制动力，具有故障率低、维护方便、可靠稳定等优点，方便用户使用和维护。

5、本实用新型具备电子差速保护功能，防止轮边电机打滑、侧滑等，简化了整车的结构和布局。

6、本实用新型具备对六个轮边电机进行单独和协调控制功能，能实时控制六个轮边异步电机的牵引和制动力矩，各控制器之间分配任务优化、合理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，包括：

励磁回路、主回路和微机控制装置；

所述励磁回路包括励磁绕组和励磁控制板，所述励磁回路通过所述励磁绕组与交流发电机连接，所述励磁回路通过所述励磁控制板与所述微机控制装置电连接；

所述主回路包括三相整流桥和逆变回路，所述三相整流桥的输入端与所述交流发电机连接，所述三相整流桥的输出端与所述逆变回路并联；

所述逆变回路包括逆变器、轮边电机、逆变脉冲输出板和逆变控制板，所述逆变器与所述轮边电机连接，所述逆变器通过所述逆变脉冲输出板与所述逆变控制板连接，所述逆变控制板与所述微机控制装置连接；

所述主回路还包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器用于检测所述主回路的电流，所述电压传感器用于检测所述主回路的电压；所述电流传感和所述电压传感器与所述微机控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述主回路还包括斩波回路，所述斩波回路包括串联连接的斩波器和制动电阻；所述斩波回路与所述逆变回路并联；所述斩波回路通过斩波控制板和斩波板与所述微机控制装置连接。

3.根据权利要求2所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述逆变回路设置六个，所述斩波回路设置为两个。

4.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述主回路还包括支撑电容，所述支撑电容与所述逆变回路并联。

5.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述逆变回路还包括差速控制板，所述差速控制板分别与所述轮边电机和所述微机控制装置连接。

6.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述主回路还包括接地检测板，所述接地检测板与所述逆变回路并联，且所述接地检测板与所述微机控制装置连接。

7.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，还包括熔断器，所述熔断器设置于所述主回路中。

8.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述励磁回路还包括依次串联的励磁开关、防逆流二极管VD1、电阻和二极管VD2，所述二极管VD2与所述励磁控制板串联；所述电阻和二极管VD2与所述励磁绕组并联。

9.根据权利要求1所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，还包括蓄电池和三稳压电源，所述三稳压电源的输入端与所述蓄电池连接，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件连接。

10.根据权利要求9所述的铰接式卡车交流电传动系统电控装置，其特征在于，所述三稳压电源的输出端与所述多轮驱动铰接式卡车交流电传动系统电控制装置中的电器件通过接线端子排连接。