CN2456956Y - 电车行驶控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电车行驶控制装置,包括直流供电电源、斩波器、接触器控制电路和电机电路,供电电源为供电线网和电车自配的充电电池,两电源可以切换,斩波器接在供电电源正负之间,所述电机电路由两个同轴转动的直流电机和受接触器控制电路控制的接触器1J、3J组成,在电网供电时,接触器控制电路控制接触器1J吸合,两电机处于串联状态,在充电电池供电时,使接触器1J和接触器3J先后吸合,使两电机处于并联状态。本实用新型可使电车在供电线网或由配置的充电电池供电时,都能使电机达到最大转速,满足电车营运要求。
Description
本实用新型涉及一种用于无轨电车或电力牵引机车的行驶控制装置。
由于现代汽车日益引起的污染，无轨电车因其零排放，低噪声，营运费低而重新在各大城市普通使用并日益得到推广，目前无轨电车上的行驶控制装置(如图7所示)，由600V的供电线网供电，额定电压为600V的直流电机由可控硅S1、S2等组成的斩波器进行调速，一旦线网断电，可由配置的240V的充电电池作为辅源，但由于这些辅源无论如何不能使额定电压为600V的直流电机达到最大转速，此时电车无法达到营运的要求，这种辅源也只能作为应急之用，因此，现有的无轨电车机动性差，行驶时离不开供电线网，线网一旦停电，就会引起塞车，同时由于架设线网的费用较高，也制约无轨电车在城市的发展。
本实用新型的目的在于提供一种电车行驶控制装置，这种装置可使电车在供电线网或由配置的充电电池供电时，都能使电机达到最大转速，满足电车营运要求。
为实现上述目的，本实用新型包括直流供电电源、斩波器、接触器控制电路和电机电路，供电电源为供电线网或电车自配的充电电池，两电源之间接有手动切换开关VD1，斩波器接在供电电源正负之间，斩波器输出调制电压到电机电路，对电机进行调速，所述电机电路由两个同轴转动的直流电机和受接触器控制电路控制的接触器1J、3J组成，其中一电机的电枢绕组M1的“+”端经接触器1J的常开触点1J1与供电电源正极相连，该电枢绕组M1的“-”端经正向连接的二极管D1与另一电机的电枢绕组M2的“+”端相连，该电枢绕组M2的“-”端经接触器1J的另一触点1J2与励磁绕组F1相连，励磁绕组F1与励磁绕组F2同向串联后接入斩波器输出端；两电机的电枢绕组M1、M2的两个“+”端还分别连接在接触器3J的常开触点3J2的两连接端上，两个“-”端分别连接在接触器3J的另一常开触点3J1两连接端上；在电网供电时，接触器控制电路控制接触器1J吸合，两电机处于串联状态，在充电电池供电时，使接触器1J和接触器3J先后吸合，使两电机处于并联状态。
本实用新型所述的电机额定电压为供电线网电压的一半并与充电电池电压接近。
本实用新型所述的接触器控制电路包括20KHZ振荡器，接触器1J、接触器2J和接触器3J的控制回路，20KHZ振荡器的输出端分别与接触器1J、接触器2J的控制回路相连；所述接触器1J的控制回路为行进差动变压器T1→整流电桥DB1→比较器A1→三极管Tr1→接触器1J；所述接触器2J的控制回路为刹车差动变压器T2→整流电桥DB2→比较器A2→三极管Tr2→接触器2J；所述接触器3J的控制回路为电机电枢绕组M1的正、负端→分压比较器→光耦OP2→三极管Tr3→电源转换联动开关VD2→接触器3J。
作为本实用新型的进一步改进，所述电机电路中设有保护电路，由手动转换开关SW和电阻R1组成，电阻R1的一端与励磁绕组F2的“-”端相连，电阻R1的另一端经转换开关SW接供电电源负极，当斩波器无法工作时，拨动开关SW接通电阻R1，电阻R1产生压降，使电机能降压转动。
作为本实用新型的进一步改进，所述电机电路中设有能耗刹车电路，由接触控制电路控制的接触器2J、二极管D2、D3和电阻R1、R2组成，接触器2J的常开触点2J1的两个连接端分别与电枢绕组M1的“+”端和励磁绕组F1的“+”端相连，常开触点2J2的两个连接端分别与二极管D1的二极相连，电阻R2的一端与电枢绕组M2的“-”端相连，另一端分成两个支路，一个支路与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接供电电源负极，另一个支路与二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极经电阻R1与斩波器输出端相连，当接触器2J吸合，切断供电电源，电机的感生电压产生的电流经电阻R1、R2到电枢绕组，电阻R1、R2消耗能量，产生制动转矩。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：(1)由于采用两个额定电压为电网电压一半且同轴转动的电机，在线网供电时，两个同轴转动的电机为串联状态，行驶时，电机能获得最大转速；在充电电池供电时，两电机先为串联，转速加速到一定值后，两电机变为并联状态，在低电压充电电池供电下，电机同样能获得最大转速，因此无论在线网或充电电池供电，电车都能达到营运的要求，大大增加了电车的机车性，一旦线网停电，即可采用充电电池供电，也不会引起塞车；(2)用充电电池供电时，两并联的电机足可以使电车行驶35km以上的行程，也就是说在不用增设线网的情况下，大大的扩展了电车的行驶范围，为电车的推广使用大大的节省了投资成本；(3)由于设有保护电路，可确保电车的运行正常，避免引起交通的混乱。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的原理方框图；
图2为本实用新型其中一个具体实施例的电路图；
图3为图2所示实施例中控制接触器的控制电路图；
图4为图2所示实施例中由电网供电时的执行回路图；
图5为图2所示实施例中由充电电池供电时的执行回路图；
图6为图2所示实施例中能耗刹车电路的执行回路图；
图7为现有电车行驶控制装置的电路图。
如图1、图2所示本实用新型包括直流供电电源1、斩波器2、接触器控制电路3和电机电路4，供电电源1为供电线网或电车自配的充电电池，两电源之间接有手动切换开关VD1，斩波器2接在供电电源正负之间，斩波器2输出调制电压到电机电路4，对电机电路中的电机进行调速，电机电路4由两个额定电压为供电线网电压的一半且同轴转动的直流电机和受接触器控制电路3控制的接触器1J、3J组成，其中一电机的电枢绕组M1的“+”端经接触器1J的常开触点1J1与供电电源正极相连，该电枢绕组M1的“-”端经正向连接的二极管D1与另一电机的电枢绕组M2的“+”端相连，该电枢绕组M2的“-”端经接触器1J的另一触点1J2与励磁绕组F1相连，励磁绕组F1与励磁绕组F2同向串联后接入斩波器输出端，两电机的电枢绕组M1、M2的两个“+”端还分别连接在接触器3J的常开触点3J2的两连接端上，两个“-”端分别连接在接触器3J的另一常开触点3J1两连接端上。
作为进一步改进，电机电路中还设有保护电路和能耗刹车电路，保护电路由手动转换开关SW和电阻R1组成，电阻R1的一端与励磁绕组F2的“-”端相连，电阻R1的另一端经转换开关SW接供电电源负极。
能耗刹车电路的执行回路如图6所示，由接触控制电路控制的接触器2J、二极管D2、D3和电阻R1、R2组成，接触器2J的常开触点2J1的两个连接端分别与电枢绕组M1的“+”端和励磁绕组F1的“+”端相连，常开触点2J2的两个连接端分别与二极管D1的二极相连，电阻R2的一端与电枢绕组M2的“-”端相连，另一端分成两个支路，一个支路与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接供电电源负极，另一个支路与二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极经电阻R1与斩波器输出端相连。
如图3所示接触器控制电路包括20KHZ振荡器，接触器1J、接触器2J和接触器3J的控制回路，20KHZ振荡器的输出端分别与接触器1J、接触器2J的控制回路相连；接触器1J的控制回路为行进差动变压器T1→整流电桥DB1→比较器A1→开关三极管Tr1→接触器1J；接触器2J的控制回路为刹车差动变压器T2→整流电桥DB2→比较器A2→开关三极管Tr2→接触器2J；接触器3J控制回路为电机电枢绕组M1的正、负端→分压比较器→光耦OP2→三极管Tr3→电源转换联动开关VD2→接触器3J。
本实用新型的具体原理阐述如下：扳动切换开关VD1接通线网供电，行车时踏下加速踏板，安装在加速踏板下的差动变压器T1输出与20KHZ振荡器耦合的电压，踏下越深，输出越高，差动变压器T1的输出电压，经整流电桥DB1成为直流电压，在比较器A1进行比较，当此直流电压超过“3V”基准电压后，比较器A1翻转输出高电位，使三极管Tr1导通，行车接触器1J吸合，此时行车的执行回路如图4所示，+600V线网电压→1J1→电机电枢绕组M1→二极管D1→电机电枢绕组M2→1J2→励磁绕组F1、F2→斩波器，两个电机为串联接法；继续踏下行车踏板，整流电桥DB1输出的直流电压继续升高，此时，光耦OP1导通，输出与踏板踏下深度成线性比的负直流电压，负直流电压触发斩波器工作，达到调节电机速度的作用，使额定电压为300V的两个电机同轴转动，达到最大转速。
扳动电源切换开关VD1接通360V充电电池，切换开关VD1的联动开关VD2随之闭合，接触器3J控制回路接通，行车开始加速时原理同上，两个电机为串联接法；由于电机电枢绕组的电压与电机转速成正比，当电机转速达到一定的值后，电枢绕组M1两端的电压达到由可调电阻RW1调定的额度值，此时光耦OP2、三极管Tr3导通，接触器3J吸合，行车的执行回路如图5所示，两电机的电枢绕组M1、M2由原来的串联变为并联，这样在360V充电电池的供电下，使额定电压为300V的两个同轴转动的电机，同样能达到和线网供电时一样的最大转速；当转速下降到一定的值后，电枢绕组M1两端的电压低于由可调电阻RW1调定的额度值，此时光耦OP2、三极管Tr3截止，接触器3J释放，两电机的电枢绕组M1、M2再次变为串联接法。电机的电枢绕组M1、M2启动为串联，高速为并联，目的是减小电机的启动电流，不然斩波器需加大一倍电流才能使两电机启动，从而会增加本实用新型的成本。
在行进中，一旦斩波器出故障，都可将转换开关SW接通电阻R1，电阻R1产生压降，使电机M1、M2降压转动，车辆可继续行驶，避免塞车。
在行进中需刹车时，松开加速踏板，接触器2J、3J释放，切断供电电源；踏下刹车踏板，安装在刹车踏板下的差动变压器T2输出与20KHZ振荡器耦合的电压，输出电压经整流电桥DB2成为直流电压，在比较器A2进行比较，当此直流电压超过“3V”基准电压后，比较器A2翻转输出高电位，使三极管Tr2导通，接触器2J吸合，此时，两个串联的电机成为一个整体的直流发电机，电机的感生电压产生的电流经电阻R1、R2到电枢绕组，电阻R1、R2消耗能量，产生制动转矩，起到电刹车的作用。
Claims (5)
1、一种电车行驶控制装置，包括直流供电电源(1)、斩波器(2)、接触器控制电路(3)和电机电路(4)，供电电源为供电线网或电车自配的充电电池，两电源之间接有手动切换开关(VD1)，斩波器(2)接在供电电源正负之间，斩波器(2)输出调制电压到电机电路(4)，对电机进行调速，其特征在于：所述电机电路(4)由两个同轴转动的直流电机和受接触器控制电路控制的接触器(1J、3J)组成，其中一电机的电枢绕组(M1)的“+”端经接触器(1J)的常开触点(1J1)与供电电源正极相连，该电枢绕组(M1)的“-”端经正向连接的二极管(D1)与另一电机的电枢绕组(M2)的“+”端相连，该电枢绕组(M2)的“-”端经接触器(1J)的另一触点(1J2)与励磁绕组(F1)相连，励磁绕组(F1)与励磁绕组(F2)同向串联后接入斩波器输出端；两电机的电枢绕组(M1、M2)的两个“+”端还分别连接在接触器(3J)的常开触点(3J2)的两连接端上，两个“-”端分别连接在接触器(3J)的另一常开触点(3J1)两连接端上；在电网供电时，接触器控制电路控制接触器(1J)吸合，两电机处于串联状态，在充电电池供电时，使接触器(1J)和接触器(3J)先后吸合，使两电机处于并联状态。
2、根据权利要求1所述的电车行驶控制装置，其特征在于：所述电机的额定电压为供电线网电压的一半并与充电电池电压接近。
3、根据权利要求1所述的电车行驶控制装置，其特征在于：所述的接触器控制电路包括20KHZ振荡器、接触器(1J、2J、3J)的控制回路，20KHZ振荡器的输出端分别与接触器(1J、2J)的控制回路相连；
所述接触器(1J)的控制回路为行进差动变压器(T1)→整流电桥(DB1)→比较器(A1)→三极管(Tr1)→接触器(1J)；
所述接触器(2J)的控制回路为刹车差动变压器(T2)→整流电桥(DB2)→比较器(A2)→三极管(Tr2)→接触器(2J)；
所述接触器(3J)的控制回路为电机电枢绕组(M1)的正、负端→分压比较器→光耦OP2→三极管(Tr3)→电源转换联动开关(VD2)→接触器(3J)。
4、根据权利要求1所述的电车行驶控制装置，其特征在于：所述电机电路(4)中设有保护电路，由手动转换开关(SW)和电阻(R1)组成，电阻(R1)的一端与励磁绕组(F2)的“-”端相连，电阻(R1)的另一端经转换开关(SW)接供电电源负极，当斩波器无法工作时，拨动开关(SW)接通电阻(R1)，电阻(R1)产生压降，使电机能降压转动。
5、根据权利要求1或3所述的电车行驶控制装置，其特征在于：所述电机电路(4)中设有能耗刹车电路，由接触器控制电路控制的接触器(2J)、二极管(D2、D3)和电阻(R1、R2)组成，接触器(2J)的常开触点(2J1)的两个连接端分别与电枢绕组(M1)的“+”端和励磁绕组(F1)的“+”端相连，常开触点(2J2)的两个连接端分别与二极管(D1)的二极相连，电阻(R2)的一端与电枢绕组(M2)的“-”端相连，另一端分成两个支路，一个支路与二极管(D3)的阴极相连，二极管(D3)的阳极接供电电源负极，另一个支路与二极管(D2)的阴极相连，二极管(D2)的阳极经电阻(R1)与斩波器输出端相连，当接触器(2J)吸合，切断供电电源，电机的感生电压产生的电流经电阻(R1、R2)到电枢绕组，电阻(R1、R2)消耗能量，产生制动转矩。
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| CN1297420C (zh) * | 2004-06-30 | 2007-01-31 | 武汉理工大学 | 多级高效变频调速电动汽车驱动装置及控制方法 |
| CN102388196A (zh) * | 2009-01-23 | 2012-03-21 | 博泽汽车零件哈尔施塔特有限责任两合公司 | 对机动车的调整元件进行机动化调整的驱动组件 |
| CN105539201A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-04 | 北京理工大学 | 一种电动汽车的多电机并联驱动系统 |
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