CN204733108U - 电力机车的伺服驱动器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电力机车的伺服驱动器，该伺服驱动器包括逆变模块、电流传感器、处理器、脉冲宽度调制PWM模块、矢量控制模块。本实用新型提供的伺服驱动器，具有低速、大扭矩的输出特点，牵引力大，运行更平稳；运行速度可设置，柔性启停车，大大减小了冲击力；内部动力电路采用了可控硅整流技术，极大的提高了伺服驱动器异常保护性能；且该伺服驱动器具有电机机车上蓄电池直接供电的特点，免除了伺服驱动器外部配电装置；而且电源电压报警门限值可任意设置，利于保护蓄电池。本实用新型在不提供外部配电装置情况下，伺服驱动器完成了对电力机车的牵引，使电力机车能准确、快速、方便的入库和出库。

Description

电力机车的伺服驱动器
技术领域
本实用新型涉及电力控制领域，尤其涉及一种电力机车的伺服驱动器。
背景技术
现有技术中，电力机车需要入库进行调度或者维修，在未入库前，一般由外部高压接触网给电力机车供电，驱动电力机车前进。但是在电力机车入库后，并没有高压接触网给电力机车供电，为了使电力机车入库或出库，现有的做法有两种，第一种是使用以内燃机为动力源的小车将电力机车牵引入库或者牵引出库；第二种是采用以蓄电池为动力源的小车将电力机车牵引入库或者牵引出库。上述两种方法的不足之处在于，当该牵引小车对当前电力机车进行了牵引入库后，如果要对当前电力机车进行牵引出库，该牵引小车需要调换方向，以及当该牵引小车对当前电力机车进行牵引入库或者牵引出库后，如果要对不同轨道上的下一个电力机车进行牵引，该牵引小车需要调换轨道。故该利用牵引小车进行牵引的方法在实际应用中使用不便，存在着一定的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种电力机车的伺服驱动器和驱动方法，使电力机车能准确、快速、方便的入库和出库。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种电力机车的伺服驱动器，其特征在于，包括：
逆变模块，用于将蓄电池的直流电压转换为交流电压；
电流传感器，用于采集电机负载的电流信号；
处理器，用于接收电流信号，并根据电流信号调整脉冲宽度调制PWM模块输出的PWM信号；
矢量控制模块根据PWM信号控制逆变模块门电路的导通逻辑，生成控制交流电，并将控制交流电输出给电力机车电机。优选地，还包括可控硅模块，连接于电力机车的蓄电池，用作无触点开关，用于接通或切断所述蓄电池与伺服驱动器的连接。
优选地，还包括AD转换器，用于接收电机负载的电流信号，并转换为数字信号输出。
优选地，还包括制动模块，当电机制动时，电机会对伺服驱动器反向发电，当电压高于一定值后，制动模块内的电阻开通，释放多余能量以保护所述驱动器。
优选地，还包括高压接触器，用于隔离所述电力机车上的车载变频器与伺服驱动器。
优选地，还包括电源模块，所述电源模块支持的电压范围为：60V-140V。
优选地，还包括报警系统，用于监控供电电源的电压，当供电电压超过60V-140V范围时，发出警报，保护伺服驱动器。
优选地，处理器还用于接收电力机车上的编码器发送的反馈信号。
本实用新型提供的伺服驱动器具有低速、大扭矩的输出特点，牵引力大，运行更平稳；运行速度可设置，柔性启停车，大大减小了冲击力；伺服驱动器内部动力电路采用了可控硅稳流技术，蓄电池开始给伺服驱动器加电时，无火花，且可以带载切断电源，极大的提高了伺服驱动器的异常保护性能。且该伺服驱动器具有电机机车上蓄电池直接供电的特点，免除了伺服驱动器外部配电装置；而且电源电压报警门限值可任意设置，利于保护蓄电池。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的伺服驱动器的原理框图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型提供了一种电力机车的伺服驱动器，图1是本实用新型实施例提供的伺服驱动器的原理框图，由图1所示，该伺服驱动器包括：逆变模块103、矢量控制模块105、电流传感器108、处理器110及脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)模块106。
逆变模块103，用于将蓄电池101的直流电压转换为交流电压，即，将蓄电池101的直流电转换为交流电，以供伺服驱动器工作。其中，蓄电池可以是蓄电池组。可选地，该伺服驱动器在逆变模块之前还包括可控硅模块102，连接于电力机车的蓄电池101，用作无触点开关，用于接通或切断蓄电池101与伺服驱动器的连接。电力机车上的蓄电池101开始供电，经可控硅模块102稳流处理后，蓄电池101所供给的电的加载到伺服驱动器上。因伺服驱动器内部动力电路采用了可控硅稳流技术，蓄电池101的电源加载到伺服驱动器上时，避免了火花的产生，同时，在电力机车工作过程中，还可以带载切断电源，极大的提高了伺服驱动器的异常保护性能。
电流传感器108，用于采集电机负载的电流信号。具体地，电流传感器108采集电机负载的电流信号，并将其传送给处理器110。
可选地，该伺服驱动器还包括AD转换器109，用于接收电流传感器108采集的电机负载的电流信号，并将该电流信号转换为数字信号后发送给处理器110进行处理。
处理器110，用于接收电流信号，并根据电流信号调整PWM模块输出的PWM信号。
具体地，处理器110接收电流传感器108输出的电流信号，并根据该电流信号计算出此时电机的输出扭矩。另外，处理器110还需要根据电力机车实际运行需要生成一个控制指令，其中，控制指令包括如何控制电机的励磁电流和转矩电流，换句话，也就是控制指令包括了电力机车电机的扭矩和转速信息。处理器110根据此时电力机车的扭矩与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号，即，处理器110接收电流信号，并根据电流信号与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号。
可选地，处理器110还可以接收AD转换器109输出的数字信号，根据该数字信号计算出此时电机的输出扭矩。处理器110接收数字信号，并根据数字信号与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号。
可选的，处理器110还用于接收电力机车上的编码器发送的反馈信号。并根据反馈信号与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号。
具体的，电力机车的电机上安装有编码器，用于采集反馈信号，并将该反馈信号发送给处理器110。其中，反馈信号可以包括：电机转子的转速、转动方向、角度等方面的信息。处理器110接收电流信号和编码器的反馈信号，并根据电流信号及反馈信号与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号。
进一步可选的，处理器110还可以接收AD转换器109输出的数字信号，根据该数字信号计算出此时电机的输出扭矩。处理器110接收数字信号和编码器的反馈信号，并根据数字信号及反馈信号与控制指令之间的差异来调整PWM模块106输出的PWM信号。
矢量控制模块105，用于根据PWM信号控制逆变模块门电路的导通逻辑，生成控制交流电，并将控制交流电输出给电力机车电机，控制电机运转。
具体地，矢量控制模块105接收经逆变模块102逆变得到的交流电压和调整后的PWM信号，根据接收到的PWM信号控制逆变模块102门电路的导通逻辑生成控制交流电，并将控制交流电输出给电力机车的电机，控制电机的运转，使电力机车完成入库或出库。其中，电机可以是电机组。控制交流电可以包括励磁电流和转矩电流方面的信息，换句话，也就是控制交流电可以包括电力机车电机的扭矩和转速信息。
可选地，该伺服驱动器还包括电源模块107，电源模块107控制整个电路的直流逆变过程，并给整个伺服驱动器供电。支持的直流输入电压范围为：60V-140V。
进一步可选地，该伺服驱动器还包括报警系统，用于监控供电电源的电压，当供电电压超过60V-140V范围时，发出警报，保护伺服驱动器。需要说明的是，报警系统的电源电压报警门限值可任意设置，有利于保护蓄电池。
可选地，该伺服驱动器还包括制动模块104，当电机制动时，电机会对伺服驱动器反向发电，当电压高于一定值后，制动模块104内的电阻开通，释放多余能量，以保护伺服驱动器。
可选地，该伺服驱动器还包括高压接触器，用于由高压线供电改为由蓄电池供电时，隔离电力机车上的车载变频器与伺服驱动器，以防高压线对伺服驱动器造成损坏。
本实用新型在不提供外部配电装置情况下，伺服驱动器完成了对电力机车的牵引，使电力机车能准确、快速、方便的入库和出库。
本实用新型实施例提供的伺服驱动器，具有低速、大扭矩的输出特点，牵引力大，运行更平稳；运行速度可设置，柔性启停车，大大减小了冲击力；伺服驱动器内部动力电路采用了可控硅稳流技术，蓄电池给伺服驱动器加电时，无火花，且可以带载切断电源，极大的提高了伺服驱动器异常保护性能。且该伺服驱动器具有电机机车上蓄电池直接供电的特点，免除了伺服驱动器外部配电装置；而且电源电压报警门限值可任意设置，利于保护蓄电池。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力机车的伺服驱动器，其特征在于，包括：
逆变模块，用于将蓄电池的直流电压转换为交流电压；
电流传感器，用于采集电机负载的电流信号；
处理器，用于接收所述电流信号，并根据所述电流信号调整脉冲宽度调制PWM模块输出的PWM信号；
矢量控制模块根据所述PWM信号控制逆变模块门电路的导通逻辑，生成控制交流电，并将所述控制交流电输出给电力机车电机，控制电机运转。
2.根据权利要求1所述伺服驱动器，其特征在于，还包括可控硅模块，连接于电力机车的蓄电池，用作无触点开关，用于接通或切断所述蓄电池与伺服驱动器的连接。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括AD转换器，用于接收所述电机负载的电流信号，并转换为数字信号输出。
4.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括制动模块，当电机制动时，电机会对伺服驱动器反向发电，当电压高于一定值后，制动模块内的电阻开通，释放多余能量，以保护伺服驱动器。
5.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括高压接触器，用于隔离所述电力机车上的车载变频器与伺服驱动器。
6.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块支持的电压范围为：60V-140V。
7.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括报警系统，用于监控供电电源的电压，当供电电压超过60V-140V范围时，发出警报，保护伺服驱动器。
8.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，所述处理器还用于接收所述电力机车上的编码器发送的反馈信号，并根据所述电流信号和所述反馈信号调整脉冲宽度调制PWM模块输出的PWM信号。
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