直流電力機車斬波器的製作方法

2023-05-20 23:45:31

專利名稱：直流電力機車斬波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用在1500V直流電力機車上的斬波調速裝置，特別涉及 一種直流電力機車斬波器。
背景技術：
目前，直流電力機車上的1500V直流電機驅動控制，一般都採用切換電阻調速控 制，即通過調節電樞串電阻值大小方式控制電機兩端電壓來達到控制機車的速度，存在能 量損耗大、採用有級調速控制精度低、元件多、故障率高等問題。
發明內容本實用新型克服了上述存在的缺陷，目的是為解決以往電力機車能耗大、有級調 速故障率高的問題，還可節省電能15% - 20%，提供一種直流電力機車斬波器。本實用新型直流電力機車斬波器內容簡述本實用新型直流電力機車斬波器，其特徵在於是由司控器、PLC可編程控制器、 RS485通訊總線、單片機、光纖、光纖轉換模塊、IGCT集成門極換流晶間管、續流二極體、平 波電抗器、直流電機、並行通訊線、液晶顯示器、熱管散熱器、風扇和箱體組成，司控器連接 PLC可編程控制器，PLC可編程控制器通過RS485通訊總線連接單片機，單片機通過光纖、光 纖轉換模塊連接IGCT集成門極換流晶間管，單片機通過並行通訊線連接液晶顯示器，IGCT 集成門極換流晶間管與平波電抗器的一端及續流二極體的一端連接，平波電抗器的另一端 與直流電機的一端連接，直流電機的另一端與續流二極體的另一端連接，IGCT集成門極換 流晶間管與續流二極體並排設置在熱管散熱器上，在熱管散熱器的下方設置風扇，熱管散 熱器和風扇安裝固定在箱體內。本實用新型直流電力機車斬波器，具有結構簡潔、設計合理、實用性強、智能化程 度高、節約能源的特點，實現直流電力機車無極調速，利於在需要調速直流電力機車的領域 大面積推廣應用。
圖1是直流電力機車斬波器結構示意圖圖2是直流電力機車斬波器箱體上部結構示意圖圖3是直流電力機車斬波器箱體下部結構示意圖圖4是直流電力機車斬波器箱體內部結構剖示圖圖中1是司控器、2是PLC可編程控制器、3是RS485通訊總線、4是單片機、5是光 纖、6是光纖轉換模塊、7是IGCT集成門極換流晶間管、8是續流二極體、9是平波電抗器、10 是直流電機、11是並行通訊線、12是液晶顯示器、13是熱管散熱器、14是風扇、15是箱體。
具體實施方式
本實用新型直流電力機車斬波器是這樣實現的，
以下結合附圖作具體說明.見圖 1，直流電力機車斬波器，是由司控器1、PLC可編程控制器2、RS485通訊總線3、單片機4、光纖5、光纖轉換模塊6、IGCT集成門極換流晶間管7、續流二極體8、平波電抗器9、直流電 機10、並行通訊線11、液晶顯示器12、熱管散熱器13、風扇14和箱體15組成，司控器1連 接PLC可編程控制器2，PLC可編程控制器2通過RS485通訊總線3連接單片機4，單片機 4通過光纖5、光纖轉換模塊6連接IGCT集成門極換流晶間管7，單片機4通過並行通訊線 11連接液晶顯示器12，IGCT集成門極換流晶閘管7與平波電抗器9的一端及續流二極體 8的一端連接，平波電抗器9的另一端與直流電機10的一端連接，直流電機10的另一端與 續流二極體8的另一端連接，IGCT集成門極換流晶間管7與續流二極體8並排設置在熱管 散熱器13上，在熱管散熱器13的下方設置風扇14，熱管散熱器13和風扇14安裝固定在箱 體15內。將司控器1安裝在直流電力機車司機室內，通過司控器1控制直流電力機車速度， 直流電力機車的加減、速及啟動、停止都通過司控器實現，司控器1的信號送入PLC可編程 控制器2，PLC可編程控制器2通過RS485通訊總線3與單片機4交換信號，單片機經過運 算及判斷通過光纖5和光纖轉換模塊6控制IGCT集成門極換流晶間管7的導通及關斷，並 在直流電機10與串聯的平波電抗器9兩端並聯續流二極體8防止電流斷續，由於IGCT集 成門極換流晶閘管7的導通與關斷時間不同，產生了不同平均電壓值，作用於電機兩端，從 而達到無極調節直流電力機的速度。與單片機4通過並行通訊線11連接液晶顯示器12，用 於顯示直流電力機車的實時速度、各個電機的電流及外部各信號狀態。見圖2 圖4，IGCT集成門極換流晶閘管7與續流二極體8並排設置在熱管散熱 器13上，為了防止元件溫度過高，並在熱管散熱器13下方設置風扇14以排走熱量，熱管散 熱器13和風扇14共同設置在箱體15內。在機車架線上+1500V直流電源通過ABB公司集成門極換流晶閘管IGCT模塊5SHX 19L6010和濾波電抗器接入電機，為了保持電流連續性，在濾波電抗器和電機兩端加入ABB 續流二級管5SDF 08H6005。單片機通過配置的光纖和光電轉換模塊控制IGCT的門極觸發， 以防止外部信號幹擾。斬波控制模型及算法集成於單片機內。司控室內通過司機操作司控 器1把直流電力機車加、減速及啟動、停止信號控制信號傳入PLC可編程控制器2，PLC可編 程控制器2與單片機4通訊，通過單片機4內置的數學模型及運算方法，來控制IGCT集成門 極換流晶閘管7的導通時間，從而控制電機兩端的平均電壓，達到時控制直流電機的轉速， 實現控制電機車的行駛速度。每個IGCT集成門極換流晶間管7的控制單元控制一臺直流 電機。由於不同噸位的機車，直流電機數不同，所以採用不同數量的控制單元，如4個、6個、 8個等。為了解決IGCT集成門極換流晶閘管7及續流二極體8的散熱問題，將其設置在熱 管散熱器13上，經過計算保證每個熱管散熱功率4KW以上，並在熱管散熱器13上設置風扇 14進一步解決散熱問題。在司控室內設置液晶顯示器12，並與單片機4通訊，用於顯示電 機車的實時速度、每個電機的電流及外部各信號狀態等。方便操作及檢修人員解決及發現 問題。由於IGCT集成門極換流晶閘管7在不是全速運行時，是不斷導通及關斷的，所以能 節省部分能量，經過不同路況實測大約比原電阻調速方式能節能15% - 20%。本實用新型直流電力機車斬波器，結構簡潔合理，實用性強，智能化程度高，節約 電能，實現直流電力機車無極調速，利於在需要調速直流電力機車的領域大面積推廣應用。
權利要求1. 一種直流電力機車斬波器，其特徵在於是由司控器(1)、PLC可編程控制器(2)、 RS485通訊總線(3)、單片機(4)、光纖(5)、光纖轉換模塊(6)、IGCT集成門極換流晶閘管 (7)、續流二極體(8)、平波電抗器(9)、直流電機(10)、並行通訊線(11)、液晶顯示器(12)、 熱管散熱器(13)、風扇(14)和箱體(15)組成，司控器(1)連接PLC可編程控制器(2)，PLC 可編程控制器(2)通過RS485通訊總線(3)連接單片機(4)，單片機(4)通過光纖(5)、光纖 轉換模塊(6)連接IGCT集成門極換流晶閘管(7)，單片機(4)通過並行通訊線(11)連接液 晶顯示器(12)，IGCT集成門極換流晶閘管(7)與平波電抗器(9)的一端及續流二極體(8) 的一端連接，平波電抗器(9)的另一端與直流電機(10)的一端連接，直流電機(10)的另一 端與續流二極體(8)的另一端連接，IGCT集成門極換流晶閘管(7)與續流二極體(8)並排 設置在熱管散熱器(13)上，在熱管散熱器(13)的下方設置風扇(14)，熱管散熱器(13)和風 扇(14)安裝固定在箱體(15)內。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電力機車斬波器，其特徵在於司控器連接PLC可編程控制器，通過RS485通訊總線連接單片機，單片機通過光纖、光纖轉換模塊連接IGCT集成門極換流晶閘管,單片機連接液晶顯示器，IGCT集成門極換流晶閘管與平波電抗器的一端及續流二極體的一端連接，平波電抗器的另一端與直流電機的一端連接，直流電機的另一端與續流二極體的另一端連接，IGCT集成門極換流晶閘管與續流二極體並排設置在熱管散熱器上，在熱管散熱器的下方設置風扇，熱管散熱器和風扇安裝固定在箱體內。本實用新型具有結構簡潔、設計合理、實用性強、智能化程度高、節約能源的特點，實現直流電力機車無極調速，利於在需要調速直流電力機車的領域大面積推廣應用。
文檔編號H02P7/285GK201918951SQ20112001425
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者劉紅 申請人:鞍山市新維自動化設備有限公司