CN216451168U - 矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，涉及矿山电力机车技术领域，为解决内电源仅有输入电源为800VDC～2000VDC和电瓶电源48VDC～60VDC，比较单一，许多设备仪器受制于电源无法进行改造和升级，露天矿山电力机车空压机电机输入电源为800VDC～2000VDC，非标准件，受电压和数量影响，无法形成批量生产的问题。所述主控板模块采用单片机，所述电池模组的内部包括蓄电池和隔离开关，所述逆变模块设置有全桥逆变器、隔离变压器、整流器和继电器，所述输出模块设置有IPM驱动板和三相滤波器，所述电机模组采用三相380V交流电机，所述蓄电池、隔离开关、全桥逆变器、隔离变压器、整流器、继电器、IPM驱动板、三相滤波器和三相380V交流电机串联。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿山电力机车技术领域，具体为矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统。
背景技术
当今社会，随着科技的发展和进步，原有电力机车内电源远远不能满足机车电气设备的需求，供给稳定的大功率三相交流380V电源对于矿山电力机车改造来说已迫在眉睫。露天矿山电力机车空压机电机，由于这些机车大多研制于20世纪八九十年代，随着机车运用年限的增长，加之冶金企业铁路机车运行工况多为低速重载，另外空压机直流电机由于直流电机的电刷需要频繁更换，高压输入导致绝缘因数、技术成熟度等原因，出现的故障率较高。
现有的内电源仅有输入电源为800VDC～2000VDC和电瓶电源48VDC～60VDC，比较单一，许多设备仪器受制于电源，无法进行改造和升级，露天矿山电力机车空压机电机输入电源为800VDC～2000VDC，非标准件，受电压和数量影响，无法形成批量生产，维修成本进一步增加，不能满足使用需求，因此市场上急需矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统来解决这些问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，以解决上述背景技术中提出内电源仅有输入电源为800VDC～2000VDC和电瓶电源48VDC～60VDC，比较单一，许多设备仪器受制于电源无法进行改造和升级，露天矿山电力机车空压机电机输入电源为800VDC～2000VDC，非标准件，受电压和数量影响，无法形成批量生产的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，包括充电模块、电池模组、逆变模块、输出模块、电机模组、主控板模块、人机界面和终端模块，所述主控板模块采用单片机，所述电池模组的内部包括蓄电池和隔离开关，且蓄电池有四十个锂电池串联构成，所述逆变模块设置有全桥逆变器、隔离变压器、整流器和继电器，所述输出模块设置有IPM驱动板和三相滤波器，所述电机模组采用三相380V交流电机，所述蓄电池、隔离开关、全桥逆变器、隔离变压器、整流器、继电器、IPM驱动板、三相滤波器和三相380V交流电机串联，所述继电器和IPM驱动板分别与单片机上的继电器控制接口和IPM驱动接口连接，所述充电模块与蓄电池电性连接。
优选的，所述人机界面包括液晶显示屏、触屏按键和警报器，且液晶显示屏、触屏按键和警报器均与单片机上的I/O串口连接。
优选的，所述电池模组与主控板模块之间设置有输入数据采集模块，所述输入数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与隔离开关电性连接。
优选的，所述输出模块与主控板模块之间设置有输出数据采集模块，所述输出数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与三相滤波器电性连接，所述电压传感器和电流传感器的输出端分别与单片机上的电压采样接口和电流采样接口连接。
优选的，所述电池模组与主控板模块之间设置有电池数据采集模块，所述电池数据采集模块设置有电量检测器和温度传感器，且电量检测器和温度传感器均设置在蓄电池上，所述电量检测器和温度传感器的输出端均与单片机上的I/O串口连接。
优选的，所述终端模块与主控板模块之间设置有通讯模块，所述通讯模块采用RS485通讯器，所述RS485通讯器与单片机上RS485通讯接口连接，且RS485通讯器与终端模块无线连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.该实用新型装置通过逆变模块和输出模块的设置，借助逆变模块和输出模块可以将直流输入800VDC～2000VDC转交流额定输出三相380V、30kW大功率电源，从而便于机车内设备仪器的改造和升级。解决了内电源比较单一，许多设备仪器受制于电源，无法进行改造和升级的问题。
2.该实用新型装置通过三相380V交流电机的设置，三相380V交流电机取代直流电机，交流电机为市场通用产品，市场价格稳定，供应商可选择性大，将非标准件改造成标准件空压机交流电机，交流电机结构简单，制造方便、价格便宜。解决了直流电机自身制造价格较为昂贵，无法形成批量生产的问题。
3.该实用新型装置通过电池数据采集模块和通讯模块的设置，电池数据采集模块可以对蓄电池的余电量和工作温度进行测量，可以对电池模组实时监控，借助通讯模块可以实现远程监控内电源系统。解决了不能远程对内电源系统进行有效监控的问题。
附图说明
图1为本实用新型的整体原理图；
图2为本实用新型的电池模组、逆变模块和输出模块连接原理图；
图3为本实用新型的人机界面和电池数据采集模块与主控板模块连接原理图；
图4为本实用新型的三电平技术电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，包括充电模块、电池模组、逆变模块、输出模块、电机模组、主控板模块、人机界面和终端模块，主控板模块采用单片机，电池模组的内部包括蓄电池和隔离开关，且蓄电池有四十个锂电池串联构成，蓄电池可以对电机进行供电，还能将电能储存持续使用，逆变模块设置有全桥逆变器、隔离变压器、整流器和继电器，输出模块设置有IPM驱动板和三相滤波器，逆变模块和输出模块可以获得三相380V、30kW大功率电源，便于车内设备仪器的改造和升级，而继电器则起到了自动调节、安全保护、转换电路作用，电机模组采用三相380V交流电机，三相380V交流电机取代直流电机，降低了制造成本，可以批量生产，蓄电池、隔离开关、全桥逆变器、隔离变压器、整流器、继电器、IPM驱动板、三相滤波器和三相380V交流电机串联，继电器和IPM驱动板分别与单片机上的继电器控制接口和IPM驱动接口连接，充电模块与蓄电池电性连接。
进一步，人机界面包括液晶显示屏、触屏按键和警报器，且液晶显示屏、触屏按键和警报器均与单片机上的I/O串口连接。通过人机界面可以手动对内电源系统进行调控，还能显示出内电源系统的工作数据，借助警报器可以在内电源系统工作异常时进行警报。
进一步，电池模组与主控板模块之间设置有输入数据采集模块，输入数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与隔离开关电性连接。通过输入数据采集模块可以对输入的电源的数据进行测量。
进一步，输出模块与主控板模块之间设置有输出数据采集模块，输出数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与三相滤波器电性连接，电压传感器和电流传感器的输出端分别与单片机上的电压采样接口和电流采样接口连接。通过输出数据采集模块可以对输出的电源数据进行测量，间接地起到反馈的作用。
进一步，电池模组与主控板模块之间设置有电池数据采集模块，电池数据采集模块设置有电量检测器和温度传感器，且电量检测器和温度传感器均设置在蓄电池上，电量检测器和温度传感器的输出端均与单片机上的I/O串口连接。通过电池数据采集模块可以对电池模组实时数据进行测量，从而获知蓄电池的实时工作状态，确保供电正常。
进一步，终端模块与主控板模块之间设置有通讯模块，通讯模块采用RS485通讯器，RS485通讯器与单片机上RS485通讯接口连接，且RS485通讯器与终端模块无线连接。通过通讯模块可以实现数据共享，从而远程监控内电源系统。
工作原理：使用时，借助充电模块将电能储存到蓄电池中，对逆变模块和输出模块进行设定，借助逆变模块和输出模块可以将直流电转变为三相380V、30kW大功率电源对三相380V交流电机进行供电。输入数据采集模块对输入的直流电的电数据进行测量，借助输出数据采集模块对输出的交流电的电数据进行测量，从而可以起到配电转化反馈，确保了电流转化的精准度。借助电池数据采集模块可以对蓄电池的电余量和温度进行测量；借助RS485通讯器可以实现数据上传，从而可以远程监控内电源系统。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，包括充电模块、电池模组、逆变模块、输出模块、电机模组、主控板模块、人机界面和终端模块，其特征在于：所述主控板模块采用单片机，所述电池模组的内部包括蓄电池和隔离开关，且蓄电池有四十个锂电池串联构成，所述逆变模块设置有全桥逆变器、隔离变压器、整流器和继电器，所述输出模块设置有IPM驱动板和三相滤波器，所述电机模组采用三相380V交流电机，所述蓄电池、隔离开关、全桥逆变器、隔离变压器、整流器、继电器、IPM驱动板、三相滤波器和三相380V交流电机串联，所述继电器和IPM驱动板分别与单片机上的继电器控制接口和IPM驱动接口连接，所述充电模块与蓄电池电性连接。
2.根据权利要求1所述的矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，其特征在于：所述人机界面包括液晶显示屏、触屏按键和警报器，且液晶显示屏、触屏按键和警报器均与单片机上的I/O串口连接。
3.根据权利要求1所述的矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，其特征在于：所述电池模组与主控板模块之间设置有输入数据采集模块，所述输入数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与隔离开关电性连接。
4.根据权利要求1所述的矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，其特征在于：所述输出模块与主控板模块之间设置有输出数据采集模块，所述输出数据采集模块设置有电压传感器和电流传感器，且电压传感器和电流传感器的输入端均与三相滤波器电性连接，所述电压传感器和电流传感器的输出端分别与单片机上的电压采样接口和电流采样接口连接。
5.根据权利要求1所述的矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，其特征在于：所述电池模组与主控板模块之间设置有电池数据采集模块，所述电池数据采集模块设置有电量检测器和温度传感器，且电量检测器和温度传感器均设置在蓄电池上，所述电量检测器和温度传感器的输出端均与单片机上的I/O串口连接。
6.根据权利要求1所述的矿山电力机车便于空压机电机改造的内电源系统，其特征在于：所述终端模块与主控板模块之间设置有通讯模块，所述通讯模块采用RS485通讯器，所述RS485通讯器与单片机上RS485通讯接口连接，且RS485通讯器与终端模块无线连接。
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