CN206412954U - 一种矿用自卸车电压控制装置 - Google Patents

Abstract

一种矿用自卸车电压控制装置，包括车辆控制器、直流24V电源、母线电压测量传感器、主整流器、三相滤波器、主发电机、主发电机速度传感器、励磁电压测量传感器、压敏电阻、辅助整流器、励磁发电机、第一励磁电阻、第二励磁电阻、第三励磁电阻、第四励磁电阻、电流传感器、继电器、第一二极管、第二二极管、MOS管、电容、柴油机。本实用新型结构简单，工作可靠，操作方便，控制稳定。使用本实用新型，在矿用自卸车推进过程中，可以为卡车提供稳定的动力输出。

Description

一种矿用自卸车电压控制装置

技术领域

本实用新型涉及各类大型工程机械，特别是涉及电传动自卸车直流母线电压制装置。

背景技术

现有矿用自卸车多为电驱动方式，柴油机作为动力源，为直流母线提供能源，但直流母线电压大小的变化是否能快速响应系统要求，直接关系到后续电驱动系统的性能，也直接影响卡车的推进和制动性能，但现有自卸车电压控制装置结构非常复杂，装置响应速度慢，工作不可靠。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结构简单，能够快速响应自卸车对母线电压要求的自卸车电压控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种矿用自卸车电压控制装置，包括车辆控制器、直流电源、母线电压测量传感器、主整流器、三相滤波器、主发电机、主发电机速度传感器、励磁电压测量传感器、压敏电阻、辅助整流器、励磁发电机、第一励磁电阻、第二励磁电阻、第三励磁电阻、第四励磁电阻、霍尔电流传感器、继电器、第一二极管、第二二极管、MOS管、电容、柴油机，MOS管的栅极与车辆控制器相连，继电器的常开触点、第二二极管的正端和第四励磁电阻的一端均与MOS管的源极相连，MOS管的集电极与直流电源的接地端相连，第二二极管的负端和电容的正端均与继电器的线圈一端相连，继电器的线圈另一端与直流电源的接地端相连，电容的负端与直流电源的接地端相连，继电器的常开触点的另一端与第一二极管的正端相连，继电器常开触点的另一端还通过霍尔电流传感器与励磁发电机的励磁绕组一端相连，第二励磁电阻的一端、第一励磁电阻的滑动端均与励磁发电机的励磁绕组的另一端相连，第三励磁电阻的一端、第一励磁电阻的一端均与第二励磁电阻的另一端相连，第一励磁电阻的另一端、第四励磁电阻的另一端和第一二极管的负端一起连接到直流电源的正端，励磁发电机的励磁绕组中的电流由霍尔电流传感器获得，霍尔电流传感器的信号输出端与车辆控制器的第一模拟量采样端相连，霍尔电流传感器的电源输入端与直流电源的正极相连；励磁发电机的电枢绕组的三相交流输出端与辅助整流器的输入端相连，压敏电阻和主发电机的励磁绕组并联后接于辅助整流器的两个输出端，主发电机的励磁绕组还与励磁电压测量传感器的输入端并联；励磁电压测量传感器的信号输出端与车辆控制器的第二模拟量采样端相连，励磁电压测量传感器的电源输入端与为直流电源的正极相连；主发电机的电枢绕组的三相交流输出端经过与三相滤波器滤波后与主整流器的输入端相连，主整流器的输出端即为自卸车的直流母线，母线电压测量传感器的两个信号输入端直接与直流母线正负极相连，母线电压测量传感器的输出端与车辆控制器的第三个模拟量采样端相连。主发电机速度传感器设置于主发电机外周，车辆控制器的第四个模拟量采样端与主发电机速度传感器相连。

进一步，主发电机与柴油机同轴连接，主发电机由所述柴油机同轴驱动，励磁发电机与柴油机通过皮带相连，所述励磁发电机由柴油机皮带驱动，所述主发电机为三相交流同步发电机，励磁发电机为三相交流同步发电机。

进一步，母线电压测量传感器测量直流母线电压并由车辆控制器采集，所述励磁电压测量传感器采集主发电机的励磁绕组两端电压并由车辆控制器采集，所述霍尔电流传感器采集励磁发电机的励磁绕组的电流并由车辆控制器采集，所述主发电机速度传感器为磁电式速度传感器，用于拾取主发电机的转速。因主发电机由所述柴油机同轴驱动，故主发电机的转速与柴油机的转速相同，并由车辆控制器采集。

进一步，所述直流电源为24V直流电源。

进一步，主发电机的电枢绕组的三相交流输出端的三相交流电经过所述三相滤波器滤波之后作为所述主整流器的输入，所述三相滤波器为RC滤波器。

进一步，所述压敏电阻与主发电机的励磁绕组并联，用于主发电机的励磁绕组的硬件保护。

进一步，所述继电器线圈与所述电容并联连接。

进一步，所述第一励磁电阻为可变电阻。

进一步，所述MOS管的栅极与车辆控制器的PWM脉冲输出端相连，车辆控制器的PWM脉冲输出端控制输出PWM脉冲用于调节励磁发电机励磁电流的大小。

车辆控制器根据主发电机速度传感器获得的柴油机转速大小来决定母线电压大小的输入要求，母线电压测量传感器检测母线上的电压大小作为装置的反馈，励磁发电机的励磁电流大小作为被控对象，以此来构成PID控制的各要素，完成对母线电压的PID控制。

本实用新型结构简单，控制方式简易可靠，装置响应速度快。使用本实用新型，在驾驶人员驾驶自卸车时，自卸车油门的变化，将导致柴油机转速的变化，装置根据柴油机转速的不同，确定装置的电压大小（即自卸车的直流母线电压大小），调节励磁发电机励磁绕组的电流的大小，从而快速稳定的响应自卸车对母线电压的要求，为其后的驱动装置提供稳定的动力保障，保证自卸车在推进和制动过程中的性能。

附图说明

图1为本实用新型矿用自卸车电压控制装置的原理图；

图1中： 1-1、车辆控制器的母线电压采样端；1-2、车辆控制器的主发电机励磁绕组电压采样端；1-3、车辆控制器的主发电机转速采样端；1-4、车辆控制器的PWM脉冲输出端；1-5、车辆控制器的励磁发电机励磁绕组电流采样端；2、母线电压测量传感器；3、主整流器；4、三相滤波器； 5-1、主发电机的电枢；5-2、主发电机的励磁；6、主发电机速度传感器；7、励磁电压测量传感器；8、压敏电阻； 9、辅助整流器； 10-1、励磁发电机的电枢绕组；10-2、励磁发电机的励磁绕组；11、第一励磁电阻； 12、第二励磁电阻； 13、第三励磁电阻；14、第四励磁电阻；15、第一二极管； 16-1、继电器的线圈；16-2、继电器的常开触点；17、MOS管；18、第二二极管；19、电容；20、霍尔电流传感器；21、柴油机；22、直流24V电源。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1，一种自卸车电压控制装置包括车辆控制器、直流24V电源22、母线电压测量传感器2、主整流器3、三相滤波器4、主发电机5、主发电机速度传感器6、励磁电压测量传感器7、压敏电阻8、辅助整流器9、励磁发电机10、第一励磁电阻11、第二励磁电阻12、第三励磁电阻13、第四励磁电阻14、霍尔电流传感器20、继电器、第一二极管15、第二二极管18、MOS管17、电容19、柴油机21。MOS管17的栅极与车辆控制器的PWM脉冲输出端1-4相连，继电器的常开触点16-2的一端、第二二极管18的正端和第四励磁电阻14的一端均与MOS管17的源极相连，MOS管17的集电极与直流电源的接地端相连，第二二极管18的负端和电容19的正端相连，继电器的线圈16-1另一端与直流电源的接地端相连，电容19的负端与直流电源的接地端相连，继电器的常开触点16-2的另一端与第一二极管15的正端相连，继电器常开触点16-2的另一端还通过霍尔电流传感器20与励磁发电机的励磁绕组10-2一端相连，第二励磁电阻12的一端、第一励磁电阻11的滑动端均与励磁发电机的励磁绕组10-2的另一端相连，第三励磁电阻13的一端、第一励磁电阻11的一端均与第二励磁电阻12的另一端相连，第一励磁电阻11的另一端、第四励磁电阻14的另一端和第一二极管15的负端一起连接到直流电源的正极，励磁发电机的励磁绕组10-2的电流由霍尔电流传感器20获得，霍尔电流传感器20的信号输出端与车辆控制器的励磁发电机励磁绕组电流采样端1-5相连，霍尔电流传感器20的电源输入端与直流电源22的正极相连；励磁发电机的电枢绕组10-1的三相交流输出端与辅助整流器9的输入端相连，压敏电阻8和主发电机的励磁绕组5-2并联后接于辅助整流器9的两个输出端，主发电机的励磁绕组5-2还与励磁电压测量传感器7的输入端并联；励磁电压测量传感器7的信号输出端与车辆控制器的主发电机励磁绕组电压采样端1-2相连，励磁电压测量传感器7的电源输入端与直流电源22的正极相连；主发电机5的电枢绕组5-1的三相交流输出端经过三相滤波器4滤波后与主整流器3的输入端相连，主整流器3设有两个输出端，主整流器3的一个输出端为自卸车的直流母线正极DCP母线+，主整流器3的另一个输出端为自卸车的直流母线负极DCN母线-，母线电压测量传感器2的两个信号输入端直接与直流母线正负极相连，母线电压测量传感器2的输出端与车辆控制器的母线电压采样端1-1相连。主发电机速度传感器6设置于主发电机5外周，车辆控制器的主发电机转速采样端1-3与主发电机速度传感器6相连。

主发电机5与柴油机21同轴连接，主发电机5由所述柴油机21同轴驱动，励磁发电机10与柴油机21通过皮带相连，所述励磁发电机10由柴油机21驱动，所述主发电机5为三相交流同步发电机，励磁发电机10为三相交流同步发电机。

母线电压测量传感器2测量直流母线电压并由车辆控制器的母线电压采样端1-1采集，所述励磁电压测量传感器7拾取主发电机的励磁绕组5-2两端电压并由车辆控制器的主发电机励磁绕组电压采样端1-2采集，所述霍尔电流传感器20采集励磁发电机的励磁绕组10-2的电流并由车辆控制器的励磁发电机励磁绕组电流采样端1-5采集，所述主发电机速度传感器6为磁电式速度传感器，其拾取主发电机5的转速，因主发电机5由所述柴油机21同轴驱动，故主发电机5的转速同柴油机21的转速，并由车辆控制器的主发电机转速采样端1-3采集。

所述直流电源22为24V直流电源。

主发电机5的电枢绕组5-1的三相交流输出端输出的三相交流电经过所述三相滤波器滤波4之后作为所述主整流器3的输入，所述三相滤波器4为RC滤波器。

所述压敏电阻8与主发电机5的励磁绕组5-2并联，当主发电机的励磁绕组5-2两端的电压高于设定值时，压敏电阻 8值趋于0，辅助整流器9输出的电流将不通过主发电机的励磁绕组5-2，用于主发电机的励磁绕组5-2的硬件保护。

所述继电器的线圈16-1与所述电容19并联连接。

所述第一励磁电阻11为可变电阻，用于装置调试。

主发电机速度传感器6拾取主发电机5的转速和柴油机21的转速，柴油机21的转速经车辆控制器的主发电机转速采样端1-3输入车辆控制器，车辆控制器根据主发电机速度传感器6获得的柴油机21转速大小来决定自卸车的直流母线电压大小的输入要求，母线电压测量传感器2检测自卸车的直流母线上的电压大小作为整个装置的反馈经车辆控制器的母线电压采样端1-1输入车辆控制器，励磁发电机10的励磁电流大小作为被控对象，以此来构成PID控制的各要素。通过改变励磁发电机10的励磁电流大小，改变励磁发电机发出电量的改变，进而改变辅助整流器9输出到主发电机励磁绕组5-2的电流，以此来达到调节主发电机5发出的电量变化，即可改变自卸车的直流母线电压的大小。

励磁发电机的励磁电流的大小由霍尔电流传感器20来检测，其电流通过MOS管17、继电器、第一励磁电阻11和车辆控制器的PWM脉冲输出端1-4来控制。当车辆控制器的PWM脉冲输出端1-4输出的为高电平时，MOS管17导通，DC24V直流电源正极输出的电流经过第一励磁电阻11、励磁发电机励磁绕组10-2、霍尔电流传感器20、继电器常开触点16-2、MOS管17 、DC24V直流电源的接地端，完成回路。车辆控制器的PWM脉冲输出端1-4通过改变PWM脉冲的占空比即可改变流过励磁发电机励磁绕组10-2的平均电流的大小。

在DC24V电源22供电之后，继电器线圈16-1得电，电容19保持充电状态，继电器常开触点16-1闭合；在整个调控过程中，MOS管在开或关状态中切换，但继电器线圈16-1在电容19的充放电的作用下保持得电，继电器常开触点16-2保持闭合。

当DC24V电源22断电时，励磁发电机励磁绕组10-2中保留的能量通过第一励磁绕组11、第一二极管15、继电器常开触点16-2、继电器线圈16-1和第三励磁绕组13构成的回路消耗掉。

自卸车的车辆控制器为现有装置。

以上对本实用新型的一种优选具体实施方式作了详细介绍。所述具体实施方式只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，包括车辆控制器、直流电源、母线电压测量传感器、主整流器、三相滤波器、主发电机、主发电机速度传感器、励磁电压测量传感器、压敏电阻、辅助整流器、励磁发电机、第一励磁电阻、第二励磁电阻、第三励磁电阻、第四励磁电阻、霍尔电流传感器、继电器、第一二极管、第二二极管、MOS管、电容、柴油机，MOS管的栅极与车辆控制器相连，继电器的常开触点、第二二极管的正端和第四励磁电阻的一端均与MOS管的源极相连，MOS管的集电极与直流电源的接地端相连，第二二极管的负端和电容的正端均与继电器的线圈一端相连，继电器的线圈另一端与直流电源的接地端相连，电容的负端与直流电源的接地端相连，继电器的常开触点的另一端与第一二极管的正端相连，继电器常开触点的另一端还通过霍尔电流传感器与励磁发电机的励磁绕组一端相连，第二励磁电阻的一端、第一励磁电阻的滑动端均与励磁发电机的励磁绕组的另一端相连，第三励磁电阻的一端、第一励磁电阻的一端均与第二励磁电阻的另一端相连，第一励磁电阻的另一端、第四励磁电阻的另一端和第一二极管的负端一起连接到直流电源的正端，励磁发电机的励磁绕组中的电流由霍尔电流传感器获得，霍尔电流传感器的信号输出端与车辆控制器的第一模拟量采样端相连，霍尔电流传感器的电源输入端与直流电源的正极相连；励磁发电机的电枢绕组的三相交流输出端与辅助整流器的输入端相连，压敏电阻和主发电机的励磁绕组并联后接于辅助整流器的两个输出端，主发电机的励磁绕组还与励磁电压测量传感器的输入端并联；励磁电压测量传感器的信号输出端与车辆控制器的第二模拟量采样端相连，励磁电压测量传感器的电源输入端与为直流电源的正极相连；主发电机的电枢绕组的三相交流输出端经过与三相滤波器滤波后与主整流器的输入端相连，主整流器的输出端即为自卸车的直流母线，母线电压测量传感器的两个信号输入端直接与直流母线正负极相连，母线电压测量传感器的输出端与车辆控制器的第三个模拟量采样端相连，主发电机速度传感器设置于主发电机外周，车辆控制器的第四个模拟量采样端与主发电机速度传感器相连。

2.根据权利要求1所述的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，主发电机与柴油机同轴连接，主发电机由所述柴油机同轴驱动，励磁发电机与柴油机通过皮带相连，所述励磁发电机由柴油机皮带驱动，所述主发电机为三相交流同步发电机，励磁发电机为三相交流同步发电机。

3.根据权利要求1的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，所述直流电源为24V直流电源。

4.根据权利要求1所述的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，所述三相滤波器为RC滤波器。

5.根据权利要求1所述的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，所述继电器的线圈与所述电容并联。

6.根据权利要求1所述的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，所述第一励磁电阻为可变电阻。

7.根据权利要求1所述的矿用自卸车电压控制装置，其特征在于，所述MOS管的栅极与所述车辆控制器的PWM脉冲输出端相连。