CN205356202U - 一种用于电动轮卡车的缓行制动电路 - Google Patents

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张铁毅
宋子光
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Abstract

本实用新型涉及一种用于电动轮卡车的缓行制动电路，该缓行制动电路包括整流滤波装置、变频装置、直流母线和制动电阻，整流滤波装置用于将卡车主发电机产生的交流电转换为直流电，变频装置通过直流母线连接至整流滤波装置，用于将直流电转换为电压和频率均可调的交流电以用来驱动卡车的电动轮电动机，制动电阻连接在直流母线的正负极之间，其中，该缓行制动电路还包括IGBT模块，IGBT模块的漏极和源极与制动电阻串联连接在直流母线的正负极之间，IGBT模块的门极与卡车电控系统连接，用以接收控制IGBT模块导通或截止的控制信号。利用IGBT模块代替直流接触器，使缓行制动电路的故障率显著降低、寿命明显延长，从而有效降低了设备的维护成本，提高了工作效率。

Description

一种用于电动轮卡车的缓行制动电路
技术领域
本实用新型主要涉及电动轮卡车缓行制动系统，特别涉及一种用于矿用电动轮卡车的缓行制动电路。
背景技术
矿用电动轮卡车是目前大型露天煤矿主要的运输工具，其驱动原理是：在牵引状态时，发动机通过机械连接带动与之耦合的主发电机转动，主发电机输出三相交流电，再经过整流滤波装置将其转化为直流电，然后通过IGBT变频装置输出电压和频率可变的三相交流电，驱动两个电动轮的三相交流电动机转动，从而将电能转化成机械能而驱动车辆行进。
在缓行制动状态时，电控系统控制电动轮的电动机定子励磁，将电动轮电动机转换至发电状态将机械能转化成电能，再经过兼有整流作用的变频器转化为直流电，此时接在直流母线正负极之间的直流接触器闭合，使直流电经过制动电阻转化成热能散失掉，从而使轮子减速制动。
现有技术的缺点是：当电动轮卡车缓行制动时，需要使直流接触器吸合，而制动结束时需要将直流接触器断开，因此直流接触器需要带负载频繁吸合以及断开，在触点之间极易产生电弧且不易熄灭，一方面对灭弧装置有着很高的要求，另一方面，也容易导致直流接触器的触点烧蚀粘死；而且，接触器频繁接触会导致触点性能下降，接触不良，继而会加剧触点的烧蚀。因此，电动轮卡车中的直流接触器的使用寿命比较短且可靠性差，导致车辆在缓行制动时故障率较高，影响正常作业且造成事故隐患。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：采用一种新型的卡车电动轮缓行制动电路，以克服现有技术中直流接触器成本高、寿命短、可靠性差等问题。
为此，本实用新型提供了一种用于电动轮卡车的缓行制动电路，包括整流滤波装置、变频装置、直流母线以及制动电阻，所述整流滤波装置用于将电动轮卡车主发电机产生的交流电转换为直流电，所述变频装置通过所述直流母线连接至所述整流滤波装置，用于将所述直流电转换为电压和频率均可调的交流电以用来驱动电动轮卡车的电动轮电动机，所述制动电阻连接在所述直流母线的正负极之间，其中，所述缓行制动电路还包括IGBT模块，所述IGBT模块的漏极和源极与所述制动电阻串联连接在所述直流母线的正负极之间，所述IGBT模块的门极与电动轮卡车的电控系统连接，用以接收控制所述IGBT模块导通或截止的控制信号。
优选地，所述IGBT模块包括一个IGBT晶体管。
更优选地，所述IGBT模块还包括驱动电路和/或保护电路。
优选地，所述缓行制动电路还包括转换电路，所述转换电路连接在所述IGBT模块的门极和电控系统之间，用于将电控系统的输出信号转换为所述控制信号。
优选地，所述控制信号为PWM信号。
在本实用新型中，利用IGBT模块来代替电动轮卡车缓行制动电路中的直流接触器，使得缓行制动电路的故障率显著降低、寿命明显延长，从而有效降低了设备的维护成本，提高了工作效率。
附图说明
图1为目前电动轮卡车典型的电路系统的示意图。
图2为根据本实用新型优选实施例的、用于矿用电动轮卡车的缓行制动系统的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应该理解，下面所描述的实施例仅仅是示例性的，并不应被理解为是对本实用新型的限制。
首先，图1示出的是目前矿用电动轮卡车典型的电路系统100的示意图。牵引状态下，车辆的主发电机(未示出)产生的三相交流电经L1、L2和L3输入到整流滤波装置110，经过整流滤波后转换为直流电，然后通过直流母线传递给变频装置120，再通过变频装置120转换为电压和频率均可变的三相交流电，用以驱动电动轮的三相交流电动机130(图中仅示出一个)转动，进而驱动车辆行进。
在制动时，车辆的电控系统140根据驾驶员踩踏制动踏板或者控制其它制动机构操作所形成的控制信号，控制电动轮的电动机130的定子励磁，从而将电动轮电动机130转换至发电状态。此时，由于车辆正在行进中，电动轮克服电磁阻力做功，因此达到了制动的效果。由此产生的交流电再经过兼有整流作用的变频装置120转化为直流电，此时接在直流母线正负极之间的直流接触器RP150闭合，使直流电经过制动电阻160转化成热能消耗掉。
然而，如前所述，接触器RP150的触点容易因频繁吸合断开过程中产生的电弧烧蚀粘死，导致车辆无法正常制动。在本实用新型中，利用IGBT，即绝缘栅双极晶体管，来代替直流接触器，在车辆的电控系统140的控制下根据需要为制动电阻160通电以及将制动电阻160从电路中断开。
图2示出了根据本实用新型优选实施例的、用于矿用电动轮卡车的缓行制动系统200的示意性的电路图。
在系统200中，直流接触器被替换为IGBT模块250，由其来实现开关功能。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即，绝缘栅双极型晶体管，每秒通断可达数百次，寿命远远长于直流接触器，而且可靠性强。在本实用新型中，IGBT模块并不局限于单个的IGBT晶体管，而可以是IGBT晶体管和必要的辅助电路(例如，驱动电路、保护电路)的组合，由此在根据电动轮卡车的电控系统240提供的控制信号实现开关功能时，避免过流、过压、短路等情形的不利影响以及提高IGBT模块的响应速度等。如图2所示，IGBT模块250的门极与车辆的电控系统240连接用以接收电控系统240的控制信号，漏极和源极则与制动电阻260串联，连接在直流母线的正负极之间。本领域技术人员应该理解，在IGBT模块250的门极和电控系统之间还可以包括转换电路(未示出)，以便根据需要实现控制信号形式的转换，例如，如果电控系统240输出的是光信号，则在连接IGBT模块250的门极之前需要通过转换电路将光信号转换为适当的电控信号。
当卡车需要缓行制动时，驾驶员踩踏制动踏板的动作使得电控系统240通过控制电动轮电动机230中定子线圈的励磁而将其转换至发电状态，其产生的电能经过变频装置220转化为直流电后施加在直流母线的上，导致直流母线上的电压升高。相应地，电控系统240输出高电平的PWM信号使IGBT模块250导通，使得制动时产生的电能通过制动电阻260转换为热能。而当制动结束时，电动轮停止发电，直流母线上的电压降低，相应地，电控系统240利用低电平的PWM信号使IGBT模块250截止。
在优选实施例中，可以使电控系统240在母线电压超过特定的值时才输出PWM波形，从而避免直流母线上电压的波动导致IGBT模块250过于频繁的通断，具体的电压值随具体应用环境和需求的不同而不同，典型的范围例如，180V至300V。
虽然图2是仅以一个电动轮为例进行说明，但应该理解，矿用电动轮卡车的所有电动轮均被配置为与同样的电路连接。而且，根据需要，这些电路之间可以共用部分部件。例如，根据具体应用的不同，两个电动轮可以共用整流滤波装置、变频装置和/或制动电阻以及IGBT。

Claims (5)

1.一种用于电动轮卡车的缓行制动电路，包括整流滤波装置、变频装置、直流母线以及制动电阻，所述整流滤波装置用于将电动轮卡车主发电机产生的交流电转换为直流电，所述变频装置通过所述直流母线连接至所述整流滤波装置，用于将所述直流电转换为电压和频率均可调的交流电以用来驱动电动轮卡车的电动轮电动机，所述制动电阻连接在所述直流母线的正负极之间，其特征在于，所述缓行制动电路还包括IGBT模块，所述IGBT模块的漏极和源极与所述制动电阻串联连接在所述直流母线的正负极之间，所述IGBT模块的门极与电动轮卡车的电控系统连接，用以接收控制所述IGBT模块导通或截止的控制信号。
2.根据权利要求1所述的缓行制动电路，其特征在于，所述IGBT模块包括一个IGBT晶体管。
3.根据权利要求2所述的缓行制动电路，其特征在于，所述IGBT模块还包括驱动电路和/或保护电路。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的缓行制动电路，其特征在于，所述缓行制动电路还包括转换电路，所述转换电路连接在所述IGBT模块的门极和电控系统之间，用于将电控系统的输出信号转换为所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的缓行制动电路，其特征在于，所述控制信号为PWM信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110460272A (zh) * 2019-09-16 2019-11-15 江苏科技大学 大功率永磁同步电机能量泄放装置及控制方法
CN114030359A (zh) * 2021-08-11 2022-02-11 神华准格尔能源有限责任公司 一种智能型接触器及包括其的矿用自卸车

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