一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統的製作方法

2023-05-23 13:02:01

一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統的製作方法
【專利摘要】一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統，屬於開關磁阻電機技術設備領域。包括多個電機控制單元（1），在電機控制單元（1）內設置有電機控制單元主迴路（8）以及電機控制單元控制電路（2），電機控制單元主迴路（8）的輸出側均連接有一臺開關磁阻電機（7），其特徵在於：設置有電源逆變單元（5），電源逆變單元（5）通過總線與所述多個電機控制單元（1）內的電機控制單元控制電路（2）相連，同時通過直流母線（9）與所述多個電機控制單元（1）內的電機控制單元主迴路（8）相連。本系統內通過設置一臺電源逆變單元帶動多臺電機控制單元，省略了元電機控制單元內的逆變單元，減小了系統的整體體積，同時可滿足現場的需求。
【專利說明】 一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統

【技術領域】
[0001]一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統，屬於開關磁阻電機技術設備領域。

【背景技術】
[0002]開關磁阻電機具有起動電流小，起動轉矩大的優點，非常適合用在重載起動、經常換向的場合中，近年來隨著技術的發展，開關磁阻電機已經在多個場合中獲得了應用。採煤機在煤井下工作時需要經常來回運動，頻繁起停，使用電機牽引運動時電機方向經常切換，而且運行中會遇到負載大小經常變化的情況，為了節省電能提高工作效率，將開關磁阻電機用到採煤機中，可以充分發揮電機起動電流小的特性，實現節能。
[0003]在煤層開採中，為了開採薄煤層、極薄煤層的需要，採煤機體積一般設計的較小，目前市場上的開關磁阻電機控制器一般採用不對稱半橋結構，使用的叩81功率模塊數量是同等功率下變頻器所用1681功率模塊數量的兩倍，發熱損耗也大。同時，在現有技術中，一般一臺電機控制單元控制一臺開關磁阻電機，電機控制單元內各自設置有逆變單元，這也造成了常規的電機控單元體積較大。
[0004]在採煤機應用中，電機由於經常換向運行，而且在煤井下坡時需要長時間制動運行，為了節能一般將電機設計為四象限運行，電機控制器需要增加制動能量併網回饋模塊，常規的開關磁阻電機控制器體積較大，同時採煤機需要的驅動電機一般為兩臺電機以上，使得開關磁阻電機控制器整體體積較大，難以滿足現場的實際需要。


【發明內容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統，本系統內通過設置一臺電源逆變單元帶動多臺電機控制單元，省略了原電機控制單元內的逆變單元，減小了系統的整體體積，同時可滿足現場的需求。
[0006]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:該採煤機用開關磁阻電機驅動系統，包括多個電機控制單元，在電機控制單元內設置有電機控制單元主迴路以及電機控制單元控制電路，電機控制單元主迴路的輸出側均連接有一臺開關磁阻電機，其特徵在於:設置有電源逆變單元，電源逆變單元通過總線與所述多個電機控制單元內的電機控制單元控制電路相連，同時通過直流母線與所述多個電機控制單元內的電機控制單元主迴路相連。
[0007]優選的，所述的電源逆變單元內設置有電源逆變單元控制電路以及電源逆變單元主迴路，其中電源逆變單元主迴路通過直流母線與所述的電機控制單元主迴路相連，電源逆變單元控制電路通過總線與所述的電機控制單元控制電路相連。
[0008]優選的，所述的電源逆變單元的功率大於等於所有電機控制單元的功率之和。
[0009]優選的，所述的電源逆變單元控制電路連接有人機互動界面。
[0010]優選的，所述的電源逆變單元主迴路採用三相橋式逆變電路拓撲結構。
[0011]優選的，所述的電機控制單元主迴路採用三相不對稱半橋式拓撲結構。
[0012]優選的，在所述的電源逆變單元的前面板中間安裝有兩個左右對稱的把手；在所述的電機控制單元的前面板右上端和左下端分別安裝一個把手。
[0013]優選的，所述的總線為0^總線。
[0014]優選的，所述的電源逆變單元和電機控制單元採用水冷卻散熱方式，功率器件集中置於各單元水冷散熱器底板下端，儲能電容等置於底板上端。
[0015]優選的，所述的電機控制單元對稱位於電源逆變單元兩側。
[0016]與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是:
[0017]1、本系統內通過設置一臺電源逆變單元帶動多臺電機控制單元，省略了原電機控制單元內的逆變單元，減小了系統的整體體積，同時可滿足現場的需求。
[0018]2、使用電源逆變單元和人機互動界面實現交互控制，各電機控制單元不再設計人機互動接口，而只通過總線接收電源逆變單元傳遞的指令，可以減少線纜接線量，簡化了接口設計。
[0019]3、在進行整體安裝時將電源逆變單元置於各電機控制單元之間，使連線的長度最少。
[0020]在電源逆變單元的前面板中間安裝有兩個左右對稱的把手，各電機控制單元的前面板右上端和左下端分別安裝一個把手，使安裝更方便。
[0021]4、電源逆變單元和各電機控制單元均採用水冷卻散熱方式，利用水冷散熱器作為控制器的底板，功率器件1681集中置於各單元水冷散熱器底板下端，儲能電容等置於底板上端，更有利於系統的散熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為採煤機用開關磁阻電機驅動系統結構示意圖。
[0023]其中:1、電機控制單元2、電機控制單元控制電路3、0^總線4、人機互動界面5、電源逆變單元6、電源逆變單元控制電路7、開關磁阻電機8、電機控制單元主迴路9、直流母線10、交流輸入線纜11、電源逆變單元主迴路12、把手。

【具體實施方式】
[0024]圖1是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1對本實用新型做進一步說明。
[0025]如圖1所示，採煤機用開關磁阻電機驅動系統包括一臺電源逆變單元5以及對稱設置在電源逆變單元5兩側的多臺電機控制單元1，電源逆變單元5以及其兩側的多臺電機控制單元1相互獨立設置。
[0026]在電機控制單元1內設置有電機控制單元控制電路2、電機控制單元主迴路8以及與現有技術中相同的其他附屬電路(圖中未畫出)，與現有技術不同，在本採煤機用開關磁阻電機驅動系統的電機控制單元1中，省略了原有的逆變單元，每一臺電機控制單元1內的電機控制單元主迴路8的輸出側均連接有一臺開關磁阻電機7。電源逆變單元5內設置有電源逆變單元控制電路6、電源逆變單元主迴路11以及與現有技術中相同的其他附屬電路(圖中未畫出電源逆變單元5的功率大於等於所有電機控制單元1的功率之和。
[0027]電源逆變單元控制電路6與所有電機控制單元1內的電機控制單元控制電路2通過0^總線3進行連接，0^總線3可採用雙絞線傳輸信號，與電源逆變單元控制電路6和所有電機控制單元1內的電機控制單元控制電路2間可通過航空插頭與航空插座連接，電源逆變單元控制電路6接收到人機互動界面4輸入的外部指令後通過總線3將指令發送給各電機控制單元1，控制開關磁阻電機7的運行。
[0028]與現有技術相同，電源逆變單元控制電路6包括核心處理晶片、信號隔離晶片、功率半導體驅動晶片以及各晶片工作所必需的外圍電路組成。核心控制晶片的信號輸出端連接至信號隔離晶片的輸入端，信號隔離晶片的輸出端連接至功率半導體驅動晶片的輸入端，功率半導體驅動晶片的輸出端連接至電源逆變單元主迴路11中功率半導體器件的信號控制輸入端。
[0029]當核心控制晶片接收到人機互動界面4發出的控制命令後發出高低電平控制信號，通過信號隔離晶片控制功率半導體驅動晶片的輸出，功率半導體驅動晶片的輸出信號則控制電源逆變單元主迴路11中的功率半導體器件的開通與關斷，從而實現電機繞組的通斷，控制電機運行。
[0030]核心控制晶片可通過微處理器1⑶或數位訊號處理器03？實現，由於電源逆變單元控制電路6與電機控制單元控制電路2之間通過總線3連接，因此微處理器或數位訊號處理器03？優選自帶0^總線接口的晶片實現，如？1018？256 (微處理器1⑶)或118320？2812 (數位訊號處理器039),也可採用不帶0^總線接口的晶片實現，如？8叭51(微處理器1⑶)或虹?3？21851 (數位訊號處理器039),如使用不帶0^接口的晶片作為核心控制晶片，則只需單獨增加轉換晶片即可。信號隔離晶片可採用多種型號的晶片實現，如:幾？521、6^137 ；功率半導體驅動晶片也可採用多種晶片實現，如23001081^1(:579620
[0031]電機控制單元1內的電機控制單元控制電路2與現有技術相同，只是省略了原有的逆變單元。
[0032]交流輸入線纜10輸入的三相交流電源送至電源逆變單元主迴路11的交流側，電源逆變單元主迴路11的直流側通過直流母線9與所有電機控制單元1內的電機控制單元主迴路8的直流側相連。電源逆變單元控制電路6同時連接人機互動界面4。使用電源逆變單元5和人機互動界面4實現交互控制，各電機控制單元1不再設計人機互動接口，而只通過總線接收電源逆變單元5傳遞的指令，可以減少線纜接線量，簡化了接口設計。
[0033]電機控制單元1控制開關磁阻電機7的電動或制動運行，在開關磁阻電機7做電動運行時，電源逆變單元5負責將交流輸入線纜10輸入的三相交流電整流成直流電提供給電機控制單元1 ；在開關磁阻電機7做制動運行時，電源逆變單元5將電機控制單元1發出的直流電逆變成交流電回饋到電網中。
[0034]在本採煤機用開關磁阻電機驅動系統中，電源逆變單元主迴路11採用三相橋式逆變電路拓撲結構，電機控制單元主迴路8採用三相不對稱半橋式拓撲結構。電源逆變單元5和各電機控制單元1均採用水冷卻散熱方式，利用水冷散熱器作為控制器的底板，功率器件叩81集中置於各單元水冷散熱器底板下端，儲能電容等置於底板上端。
[0035]在本採煤機用開關磁阻電機驅動系統中，為了安裝方便，在進行整體安裝時將電源逆變單元5置於各電機控制單元1的之間，在電源逆變單元5的前面板中間安裝有兩個左右對稱的把手12，各電機控制單元1的前面板右上端和左下端分別安裝一個把手12。
[0036]直流母線9和總線3的輸入輸出線纜採用可快速插拔的端子連接。電源逆變單元控制電路6設置有可以接收外部開關量信號和83232(:串口信號的輸入輸出接口，電源逆變單元5接收到外部指令後通過總線分別控制各電機控制單元1的運行。
[0037]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種採煤機用開關磁阻電機驅動系統，包括多個電機控制單元(1)，在電機控制單元(I)內設置有電機控制單元主迴路(8)以及電機控制單元控制電路(2)，電機控制單元主迴路(8)的輸出側均連接有一臺開關磁阻電機(7)，其特徵在於:設置有電源逆變單元(5)，電源逆變單元(5)通過總線與所述多個電機控制單元(I)內的電機控制單元控制電路(2)相連，同時通過直流母線(9)與所述多個電機控制單元(I)內的電機控制單元主迴路(8)相連。
2.根據權利要求1所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電源逆變單元(5)內設置有電源逆變控制電路(6)以及電源逆變單元主迴路(11)，其中電源逆變單元主迴路(11)通過直流母線(9)與所述的電機控制單元主迴路(8)相連，電源逆變控制電路(6)通過總線與所述的電機控制單元控制電路(2)相連。
3.根據權利要求1或2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電源逆變單元(5)的功率大於等於所有電機控制單元(I)的功率之和。
4.根據權利要求2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電源逆變控制電路(6 )連接有人機互動界面(4 )。
5.根據權利要求2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電源逆變單元主迴路(11)採用三相橋式逆變電路拓撲結構。
6.根據權利要求2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電機控制單元主迴路(8)採用三相不對稱半橋式拓撲結構。
7.根據權利要求2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:在所述的電源逆變單元(5)的前面板中間安裝有兩個左右對稱的把手(12)； 在所述的電機控制單元(I)的前面板右上端和左下端分別安裝一個把手(12)。
8.根據權利要求1或2所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的總線為CAN總線(3)。
9.根據權利要求1所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電源逆變單元(5)和電機控制單元(I)採用水冷卻散熱方式，功率器件集中置於各單元水冷散熱器底板下端，儲能電容等置於底板上端。
10.根據權利要求3所述的採煤機用開關磁阻電機驅動系統，其特徵在於:所述的電機控制單元(I)對稱位於電源逆變單元(5 )兩側。
【文檔編號】H02P5/46GK204119093SQ201420544599
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】熊立新, 夏強, 孟萬裡, 張明魁, 武廣成 申請人:山東科匯電力自動化股份有限公司