CN207988012U - 配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，包括进线箱、滑环箱、可控硅组件、电动机、旁路接触器、驱动保护单元、综合控制单元、人机界面、GPS装置、遥控中心、液压泵；系统外部电源电缆经进线箱与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端再经可控硅组件与电动机连接，旁路接触器分别与滑环箱、电动机连接，综合控制单元通过驱动保护单元与可控硅组件光纤通信连接，同时综合控制单元分别与人机界面和GPS装置通讯连接，GPS装置与远程控制中心无线连接，电动机通过分动箱与液压泵传动机械连接。本实用新型可实现电动机无冲击软启动，且抗电网波动能力强，起制动控制精度高，工作节能高效，并可通过GPS装置与远程控制中心实现对系统的远程监控。

Description

配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统

技术领域

本实用新型发明涉及一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，属于电动挖掘机技术领域。

背景技术

随着近年来动力源的改进，采用电动机驱动液压系统的电动型液压挖掘机逐渐成为挖掘机领域中新的研究方向与热点。传统电动液压挖掘机一般采用三相异步电机直接起动的控制方式，存在起动电流大，起动转矩冲击大，起制动时间长、易造成电网电压波动，且承受电网电压波动能力弱等特点。上述缺点导致电动挖掘机在复杂电网环境下无法正常起动，电机轴负载连接装置易损，紧急情况下停机困难等不良问题，同时能耗较高，不利于系统功率调节与效率提升。

随着当前大功率电力电子器件的发展，软起动装置在电机驱动领域得到广泛应用。通过微处理器对SCR进行相角触发控制以降低加在电机上的电压，然后通过慢慢地控制加在电机上的电压和电流平滑地增加电机转矩，直到电机加速到全速运行。这种起动方式可以降低电机的起动冲击电流，减少对电网和电机自身的冲击。同时也减少了对连在电机上机械负载装置的机械冲击，以延长设备的使用寿命，减少故障和停机检测时间。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，可实现电动机无冲击软启动，且抗电网波动能力强，起制动控制精度高，工作节能高效，有效延长电机及机械，同时人机界面功能丰富，操作简单，并可通过GPS装置与远程控制中心实现对系统的远程监控。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，包括进线箱、滑环箱、可控硅组件、电动机、旁路接触器、驱动保护单元、综合控制单元、人机界面、GPS装置、遥控中心、液压泵；系统外部电源电缆经进线箱与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端再经可控硅组件与电动机连接，旁路接触器分别与滑环箱、电动机连接，综合控制单元通过驱动保护单元与可控硅组件光纤通信连接，同时综合控制单元分别与人机界面和GPS装置通讯连接，GPS装置与远程控制中心无线连接，电动机通过分动箱与液压泵传动机械连接。

优选的是，还包括传感器组件，所述传感器组件与综合控制单元相连，综合控制单元通过采集传感器组件的信号，实现对电机的软起动控制。

优选的是，所述传感器组件包括：

电流传感器，安装在电动机的进线端，用以检测电流；

电压传感器，安装在滑环箱的出线端，用以检测电压；以及

压力传感器，安装在液压泵处，用以检测压力。

优选的是，所述电动机为鼠笼式三相异步电动机或稀土永磁同步电机，且安装于挖掘机上车转台配重前方。

优选的是，所述滑环箱安装于挖掘机中心回转接头处，用于将电能由下车传输至上车，保证上车360度运转时无损伤供电。

优选的是，所述进线箱安装与挖掘机底盘尾部电气箱体内，用于连接外部电网电源与滑环箱。

优选的是，所述综合控制单元与GPS装置、人机界面均采用CAN总线连接通讯；所述驱动保护单元采用光纤信号驱动可控硅组件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1、电网波动与负载适应能力强，可选择多种起动控制模式，包括电压斜坡软起动、限流软起动以及全压直接起动；

2、软起系统采用动态的模糊控制理论，根据电网电压波动与负载转矩的大小，自动调整电机起动时间与起动转矩，当电机转速达到额定工作转速时，旁路接触器自动吸合，从而实负载自适应起动，解决了人为设定起动曲线与负载转矩曲线不匹配的难题；

3、可通过GPS装置与远程控制中心进行无线通讯，对挖掘机软起系统运行状态进行实时采集与监控，并能及时联络用户处理报警故障。

附图说明

图1是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，包括进线箱1、滑环箱2、可控硅组件3、电动机4、旁路接触器5、驱动保护单元6、综合控制单元7、人机界面8、GPS装置9、遥控中心10、液压泵11。

系统外部10（6）kV电源电缆经进线箱1与滑环箱2连接，再经可控硅组件3与电动机4连接，旁路接触器5分别与滑环箱2与电动机4连接，综合控制单元7分别与电压传感器、电流传感器及压力传感器件连接，并通过驱动保护单元6与可控硅组件3光纤通信连接，同时综合控制单元7分别与人机界面8和GPS装置9通讯连接，GPS装置9与遥控中心10无线连接，电动机4通过分动箱与液压泵11传动机械连接。

人机界面8包括指示灯、监控器和键盘；可实现各种人机交互功能，包括软起动系统各种工作状态的显示、参数的设定与查询、故障诊断与维护提示、运行日志查询及控制操作命令的实现，并能通过控制键盘实现电压斜坡软起动，限流软起动及全压直接起动之间的选择切换。

电动机4为鼠笼式三相异步电动机，通过分动箱与液压泵11连接，安装于挖掘机上车转台配重前方；其作用是采用10(6)kV高压电网电能，在软起动控制模式下通过可控硅组件3控制电动机4带动液压泵11旋转，为液压系统提供动力。

驱动保护单元6与综合控制单元7通讯连接，同时通过光纤与可控硅组件3通讯连接，根据综合控制单元7的软起指令触发控制可控硅组件3的各晶闸管的导通角，从而控制加在电动机4的定子上的电压，实现转速平滑上升。

综合控制单元7与GPS装置9、人机界面8之间均采用CAN总线连接，根据接受的人机界面8与GPS装置9指令信息以及检测的电压、电流及液压泵11压力信号，控制驱动保护单元6完成电动机4软起停及保护功能。

滑环箱2安装于挖掘机中心回转接头处；用于将电能由下车传输至上车，保证上车360度运转时无损伤供电，具体通过滑环箱2内部旋转滑环与相对固定的电刷摩擦结构实现电流的流通。

进线箱1安装与挖掘机底盘尾部电气箱体内，用于连接外部电网电源与滑环箱2。

工作过程：

软起系统工作前，通过人机界面8中电源按键接通进线箱1，若人机界面8的电源指示灯点亮，则显示系统电源电压正常，进线箱1内刀闸处于闭合通电状态；在人机界面8的键盘中可选择相关起动工作模式按键，若选择电压斜坡软起动模式，则在限定的斜坡时间和电机起动电流范围内，使电动机4平滑上升至全速运转；若选择限流软起动模式，则电动机4电流快速增加至限定值，一直到达额定转速状态；若选择直接全压起动模式，则电源不通过可控硅组件3，直接控制接通旁路断路器5为电动机全压供电起动；在人机界面8的键盘中选择停止按键时，将切断电动机4电源供应，实现自由停车。

在上述电压斜坡起动模式与限流起动模式下，软起系统采用动态的模糊控制理论，根据电网电压波动与负载转矩的大小，自动调整电动机4起动时间与起动转矩，从而使电动机4平滑加速，当电动机4转速达到额定工作转速时，旁路接触器5自动吸合，解决了人为设定起动曲线与负载转矩曲线不匹配的难题；

作业过程中，综合控制单元7利用传感器组件采集系统电压、相位、电流、温度、转速、压力等信号，并通过CAN总线将采集处理的系统数据信息并发送至人机界面8，通过监控器显示各工作模式下软起系统的运行状态，包括转速、频率、电流、电压、相位、温度等运行数据，并根据检测单元信息及时发送系统缺相、过压、欠压、过流、过载、过热、起动超时、起动频繁、通讯故障及可控硅组件3故障等报警信息，同时生成存储运行日志，适时向用户发出系统维护保养提示。若系统发出故障报警，综合控制单元7将自动控制可控硅组件3及旁路接触器5断开实现电动机4停机，并通过监控器界面提示用户故障信息，同时故障指示灯点亮，故障解除后，按下故障复位按键解除故障指示灯提示，系统将恢复正常状态。若按下人机界面急停按键，则综合控制单元7直接控制上级断路器动作，切断系统电源供应。而且，综合控制单元7通过CAN总线与GPS装置9通讯，由GPS装置9将系统运行数据实时发送至远程控制中心，由远程控制中心进行数据处理与故障诊断，必要时可通过短信或电话提示用户系统维护保养或紧急报警故障信息，进一步提升系统安全性与可靠性。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：包括进线箱、滑环箱、可控硅组件、电动机、旁路接触器、驱动保护单元、综合控制单元、人机界面、GPS装置、遥控中心、液压泵；

系统外部电源电缆经进线箱与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端再经可控硅组件与电动机连接，旁路接触器分别与滑环箱、电动机连接，综合控制单元通过驱动保护单元与可控硅组件光纤通信连接，同时综合控制单元分别与人机界面和GPS装置通讯连接，GPS装置与远程控制中心无线连接，电动机通过分动箱与液压泵传动机械连接。

2.根据权利要求1所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：还包括传感器组件，所述传感器组件与综合控制单元相连，综合控制单元通过采集传感器组件的信号，实现对电机的软起动控制。

3.根据权利要求2所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述传感器组件包括：

电流传感器，安装在电动机的进线端，用以检测电流；

电压传感器，安装在滑环箱的出线端，用以检测电压；以及

压力传感器，安装在液压泵处，用以检测压力。

4.根据权利要求1所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：所述电动机为鼠笼式三相异步电动机或稀土永磁同步电机，且安装于挖掘机上车转台配重前方。

5.根据权利要求1所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：所述滑环箱安装于挖掘机中心回转接头处，用于将电能由下车传输至上车，保证上车360度运转时无损伤供电。

6.根据权利要求1所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：所述进线箱安装与挖掘机底盘尾部电气箱体内，用于连接外部电网电源与滑环箱。

7.根据权利要求1所述的配置软起动装置的电动液压挖掘机控制系统，其特征在于：所述综合控制单元与GPS装置、人机界面均采用CAN总线连接通讯；

所述驱动保护单元采用光纤信号驱动可控硅组件。