隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器的製作方法

2024-03-06 19:36:15 1

專利名稱：隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種蓄電池電機車控制器，尤其涉及ー種隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器。
背景技術：
目前，傳統的隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器包括外殼、速度給定裝置、換向觸點、斬波器件、斬波控制電路、電源等部分，電機換向採用的是觸點換向，依靠觸點改變電流方向來實現電機換向。這種換向方式存在很多不足，如機械結構複雜、體積大，不便於拆裝維修、存在機械摩擦導致使用壽命短、故障率高、不便於操作。速度給定裝置採用幹簧管有級可變電阻，這種速度給定方式存在很多不足，如體積大，不便於拆裝維修、級數調速不平滑、可靠性低、故障率高。斬波控制電路採用開環控制，即由電路產生一個恆定的矩形脈衝信號，沒有傳感器，沒有反饋信號，這種控制電路存在很多不足，如調速不平滑、啟動時易過電流易損壞斬波器件及電動機。傳統的隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器只能實現對電動機的啟動、運行和換向，不能完成電動機的再生電氣制動，因此不能節能降耗。
發明內容本實用新型的目的是提供一種隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器，該隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器無換向觸點，採用多種傳感器件對電路器件進行保護，啟動平滑、調速可靠、結構新穎、簡單，使用壽命長、效率高、故障率低、節約能源、降低消耗。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為—種隔瀑型蓄電池電機車斬波調速控制器，包括外殼，外殼內的底部固定安裝有濾波電容、斬波控制電路和開關電源，外殼內的中部固定安裝有散熱器和電流傳感器，散熱器上固定安裝有調速IGBT模塊、電制動IGBT模塊和溫控開關，外殼內的頂部安裝有換向開關和速度給定裝置，外殼外部頂端安裝有換向手柄和調速手柄，換向開關與換向手柄相連，速度給定裝置與調速手柄相連，外殼外部側面固定焊接有接線盒，其特徵是接線盒內電連接有電源，電源兩端並接濾波電容和開關電源的輸入端，開關電源的輸出端+15V、-15V、+24V、+5V、地與斬波控制電路的+15V、-15V、+24V、+5V、地端通過導線相連接，開關電源的輸出端+15V、-15V、地與電流傳感器和速度給定裝置中的+15V、-15V、地端通過導線相連接，調速IGBT模塊的四個單元通過導線連接成橋型，橋型電路中間的兩個輸出端分別接前電動機和後電動機的兩極，前電動機和後電動機為並連關係，橋型電路的上下兩個輸入端接電源正負極，調速IGBT模塊正極接電源的正極，調速IGBT模塊負極接電源的負極，速度給定裝置和換向開關的輸出端與斬波控制電路的信號輸入端通過導線相連接，斬波控制電路的斬波控制信號輸出端與換向開關的輸入端相連接，換向開關的輸出端連接調速IGBT模塊四個単元的控制扱，電制動IGBT模塊的控制極與斬波控制電路的電制動控制信號輸出端相連接，溫控開關的兩端與斬波控制電路的溫控信號輸入端相連接，電制動IGBT模塊的負極與電源正極相連接。[0006]本實用新型是ー種永磁式直流電機無觸點斬波調速控制器，採用IGBT元件經過電路連接實現永磁直流電動機的換向，省去了觸點和複雜的機械部分；本實用新型採用可變電容式速度給定器直接給斬波控制電路提供電壓信號；斬波控制電路採用單片機閉環控制，單片機根據電流傳感器、速 度給定器及溫控開關傳來的電信號進行運算，輸出控制IGBT元件的控制信號，蓄電池電源經過IGBT斬波，做到電動機恆電流啟動、恆電壓運行；本實用新型加裝了再生電氣制動系統，將電氣制動產生的電能存儲到電機車蓄電池中。本實用新型從根本上解決了現有隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器存在的問題，結構簡單、緊湊，操作方便，便於拆裝維修、調速平穩，節約電能約12%，因為不用觸點，所以耐用度高、使用壽命長，因為採用閉環控制，對電氣元件有保護作用，因此故障率低。

圖I是本實用新型的電氣原理圖；圖2是本實用新型的主視結構示意圖；圖3是本實用新型的A-A剖視結構示意圖。附圖中I、電機車蓄電池；2、開關電源；3、電流傳感器；4、電制動IGBT模塊；5、濾波電容；6、溫控開關；7、調速IGBT模塊；8、前電動機；9、後電動機；10、斬波控制電路；11、速度給定裝置；12、換向開關；13、換向手柄；14、調速手柄；15、外殼；16、散熱器；17、接線盒。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步描述一種隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器，如圖I、圖2、圖3所示，包括外殼15，夕卜殼15內的底部固定安裝有濾波電容5、斬波控制電路10和開關電源2，外殼15內的中部固定安裝有散熱器16和電流傳感器3，散熱器16上固定安裝有調速IGBT模塊7、電制動IGBT模塊4和溫控開關6，外殼15內的頂部安裝有換向開關12和速度給定裝置11，外殼15外部頂端安裝有換向手柄13和調速手柄14，換向開關12與換向手柄13相連，速度給定裝置11與調速手柄14相連，外殼15外部側面固定焊接有接線盒17，接線盒17內電連接有電源，電源兩端並接濾波電容5和開關電源2的輸入端，開關電源2的輸出端+15V、-15V、+24V、+5V、地與斬波控制電路10的+15V、-15V、+24V、+5V、地端通過導線相連接，開關電源2的輸出端+15V、-15V、地與電流傳感器3和速度給定裝置11中的+15V、-15V、地端通過導線相連接，調速IGBT模塊7的四個單元通過導線連接成橋型，橋型電路中間的兩個輸出端分別接前電動機8和後電動機9的兩極，前電動機8和後電動機9為並連關係，橋型電路的上下兩個輸入端接電源正負極，調速IGBT模塊7正極接電源的正極，調速IGBT模塊7負極接電源的負極，速度給定裝置11和換向開關12的輸出端與斬波控制電路10的信號輸入端通過導線相連接，斬波控制電路10的斬波控制信號輸出端與換向開關12的輸入端相連接，換向開關12的輸出端連接調速IGBT模塊7四個單元的控制極，電制動IGBT模塊4的控制極與斬波控制電路10的電制動控制信號輸出端相連接，溫控開關6的兩端與斬波控制電路10的溫控信號輸入端相連接，電制動IGBT模塊4的負極與電源正極相連接。電源正負極通過接線盒弓丨入隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器內部，電流通過電制動IGBT模塊4形成迴路。在圖I中，虛線框內部分為本實用新型的內部電氣原理圖。電機車蓄電池I給蓄電池電機車供電。開關電源2將電機車蓄電池I提供的高電壓直流電逆變成斬波控制電路10使用的+15V、-15V、+24V、+5V直流電。電流傳感器3為霍爾電流模塊，它套裝在斬波調速控制器內部正極電源導線上，可將導線上流過的電流值轉換成電壓信號供斬波控制電路10使用。電制動IGBT模塊4串接在主電路中，調速IGBT模塊7分為4個單元，所有IGBT模塊安裝在一個散熱器16上。濾波電容5並接在電路中，起穩定電源的作用。溫控開關6為保護IGBT模塊所設，它安裝在散熱器16上，當散熱器16表面溫度高於90°C時溫控開關6動作。速度給定裝置11的作用是將調速手柄14的位置信息轉換成電壓信號供斬波控制電路10使用。換向開關12為三位轉換開關。斬波控制電路10主要由單片機組成，它可將來自各部分的信號運算，輸出相應的IGBT模塊控制信號。蓄電池電機車停止時，換向開關12在中間零位，此時斬波控制電路10不輸出信號，所有IGBT處於截止狀態，電路中無電流。當蓄電池電機車需要運行時，將換向開關12扳到前進位，此時換向開關12接通斬波控制電路10，給調速IGBT模塊7中對角兩個單元提供觸發信號。電路中的電流走向為電機車蓄電池I正極一電制動IGBT模塊4中的ニ極管一調速IGBT模塊7對角兩個單元中的上ー個單元一兩臺電動機一調速IGBT模塊7對角兩個單元中的下ー個單元一電機車蓄電池I負極。當控制信號發出吋，電動機可正向轉動，當需要換向時，將換向開關12扳到後退位，此時換向開關12接通斬波控制電路10，給調速IGBT模塊7中另外對角兩個單元提供觸發信號，電路中的電流走向為電機車蓄電池I正極一電制動IGBT模塊4中的ニ極管一調速IGBT模塊7對角兩個單元中的上ー個單元一兩臺電動機一調速IGBT模塊7對角兩個單元中的下ー個單元一電機車蓄電池負極。當控制信號發出吋，電動機中的電流走向與正向轉動時相反，電動機反向轉動，可實現對電動機的無觸點換向。速度給定裝置11與調速手柄14連接,機車換向手柄13在向前或向後位置時,轉動調速手柄14,速度給定裝置11給斬波控制電路10的輸出電壓由零逐漸加大,速度給定裝置11可將調速手柄14的轉動角度指示的速度值轉換為相應電壓值供給斬波控制電路10中的單片機，單片機接到電壓值後發出觸發信號，相應的調速IGBT模塊7單元開通，電路接通，電動機中有電流流過，電流傳感器3可將電路中的電流值轉換成電壓信號傳遞給單片機，當電動機電流上升到設定值(取永磁式直流電動機的最大啟動電流)時，單片機停止觸發信號，斬波電路斷電，當電流值小於設定值時，單片機發出觸發信號，使斬波電路通電，重複上述過程，這樣電動機為恆電流啟動。電動機端電壓不斷升高；當電動機端電壓達到速度給定裝置指示的速度值所對應的電壓值時，單片機轉為恆電壓控制(與恆電流啟動過程相同)，電壓恆定在速度給定裝置指示的速度值所對應的電壓值上。電動機運行中，當電動機實際電流大於電動機小時制電流值(即小時制工作狀態下的電流值)時，單片機轉為上述恆電流控制。考慮到長時間恆電流運行會損壞電動機等電氣部分，控制系統對大電流啟動限時兩分鐘。當電動機恆電流運行時間超過兩分鐘時，單片機停止觸發信號，電路關斷，電機車停止，操作者需將速度給定裝置回零後重啟動，單片機才可啟動。本實用新型長時間工作在大電流狀態下，IGBT模塊會發熱，當IGBT模塊的散熱器16表面溫度大於90°C時，溫控開關6動作，單片機得到信號後停止觸發信號，本實用新型停止工作，當溫度小於90°C時，溫控開關6回位，調速手柄14回零，本實用新型即可工作。電機車以較高速度運行需要電制動時，司機將調速手柄14回零，斬波控制電路10收到指令後，單片機停止對調速IGBT模塊7的觸發，永磁直流電動機工作在發電狀態，根據電流傳感器3提供的電流參數，單片機對電制動IGBT模塊4觸發，控制方式同電動機恆電流啟動，永磁直流電動機作為電源在電制動IGBT模塊4的斬波下給電機車蓄電池恆電流充電，充電電流使電動機產生與電動機轉向相反的カ矩，實現了再生電氣制動 。
權利要求1. 一種隔瀑型蓄電池電機車斬波調速控制器,包括外殼(15),夕卜殼(15)內的底部固定安裝有濾波電容(5)、斬波控制電路(10)和開關電源(2)，外殼(15)內的中部固定安裝有散熱器(16)和電流傳感器(3)，散熱器(16)上固定安裝有調速IGBT模塊(7)、電制動IGBT模塊(4)和溫控開關(6)，外殼(15)內的頂部安裝有換向開關(12)和速度給定裝置(11)，夕卜殼(15)外部頂端安裝有換向手柄(13)和調速手柄(14)，換向開關(12)與換向手柄(13)相連，速度給定裝置(11)與調速手柄(14)相連，外殼(15)外部側面固定焊接有接線盒(17)，其特徵是接線盒(17 )內電連接有電源，電源兩端並接濾波電容(5 )和開關電源(2 )的輸入端，開關電源(2)的輸出端+ 15V、-15V、+24V、+5V、地與斬波控制電路(10)的+15V、-15V、+24V、+5V、地端通過導線相連接，開關電源(2)的輸出端+15V、-15V、地與電流傳感器(3)和速度給定裝置(11)中的+15V、-15V、地端通過導線相連接，調速IGBT模塊(7)的四個單元通過導線連接成橋型，橋型電路中間的兩個輸出端分別接前電動機(8)和後電動機(9)的兩極，前電動機(8)和後電動機(9)為並連關係，橋型電路的上下兩個輸入端接電源正負極，調速IGBT模塊(7)正極接電源的正極，調速IGBT模塊(7)負極接電源的負極，速度給定裝置(11)和換向開關(12)的輸出端與斬波控制電路(10)的信號輸入端通過導線相連接，斬波控制電路(10)的斬波控制信號輸出端與換向開關(12)的輸入端相連接，換向開關(12)的輸出端連接調速IGBT模塊(7)四個單元的控制極，電制動IGBT模塊(4)的控制極與斬波控制電路(10)的電制動控制信號輸出端相連接，溫控開關(6)的兩端與斬波控制電路(10)的溫控信號輸入端相連接，電制動IGBT模塊(4)的負極與電源正極相連接。
專利摘要一種隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器，該隔爆型蓄電池電機車斬波調速控制器無換向觸點，採用多種傳感器件對電路器件進行保護，啟動平滑、調速可靠、結構新穎、簡單，使用壽命長、效率高、故障率低、節約能源、降低消耗，包括外殼，外殼內的底部固定安裝有濾波電容、斬波控制電路和開關電源，外殼內的中部固定安裝有散熱器和電流傳感器，散熱器上固定安裝有調速IGBT模塊、電制動IGBT模塊和溫控開關，外殼內的頂部安裝有換向開關和速度給定裝置，外殼外部頂端安裝有換向手柄和調速手柄，換向開關與換向手柄相連，速度給定裝置與調速手柄相連，外殼外部側面固定焊接有接線盒，接線盒內電連接有電源。
文檔編號H02P7/28GK202406079SQ201120523008
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者胡曉東 申請人:棗莊聯鑫實業有限責任公司