专利名称：架线式矿用电机车调速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机车调速装置的技术领域，具体是一种架线式矿用电机车调速
直O
背景技术：
长期以来，架线式工矿电机车采用的是电阻有级调速控制技术。电阻调速起动冲 击大、耗电量大，采用机械制动，反应迟缓、操作笨拙、机械磨损大，维修频繁、维修费用高， 停产误工时间长。80年代，可控硅控制技术引入机车调速控制，后发展至今的IGBT调速技术，比之 电阻调速，技术上有了很大的进步，起动相对平稳，无级调速，牵引力有提高，故障率低，但 仍存在可靠性差、维修难度大，机械制动、反应迟缓、操作笨拙等缺陷，而且，采用的是三件 分体式，由司机控制器、斩波调速控制箱、电抗器箱组成，安装使用很不方便。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可靠性强、操作简单、安全性能较好的 架线式矿用电机车调速装置。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种架线式矿用电机车调速装置，包括架 线式直流电源1、与架线式直流电源1相连的用于控制矿用电机车的电机换向的换向电路 2、与换向电路2的电流输出端相连的用于控制电机电流的IGBT模块3、用于检测所述电机 电流大小的霍尔电流传感器In、与该霍尔电流传感器^相连的用于控制所述IGBT模块3 的 PLC5。进一步，所述IGBT模块3的电流输入端和电流输出端之间设有用于控制所述电机 全速运转的全速控制开关SK2。进一步，所述PLC5连接有用于控制所述电机转速的调速电路7。本实用新型具有的技术效果(1)本实用新型采用了闭环控制的调速系统和隔离门极功率晶体管IGBT为主要 功率元件，使用智能逻辑电路控制驱动系统，从根本上解决了传统的电阻调速和可控硅调 速的缺陷，具有电路先进、控制简单、启动力矩大、调速平稳、模块化设计、结构新颖、操作简 单、可靠性高、节能、维修简便、费用低等特点，无弧通断等优点，是针对国内架线式工矿电 机车最先进的调速装置，即可与新机车配套使用，也可以对旧机车进行改装。(2)本实用新型中，所述IGBT模块解决了电阻调速和可控硅调速的缺陷，且IGBT 斩波调速与电阻调速相比具有更好的节能效果。IGBT模块采用极低导通压降的IGBT功率 元件，再配合具体的优化电路，可比传统的电阻调速节能30%以上。(3)本实用新型中，采用PLC经霍尔电流传感器h检测电机电流，并通过PWM信 号对IGBT模块进行控制，能对各IGBT功率元件的导通比进行有效控制，可将导通比控制在 5%至95%，有效提高机车运行速度及其工作效率。另外，该种结构采用霍尔电流传感器控
3制驱动电路电源的接通和机车转速，提高了机车的安全性与稳定性。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附 图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1是本实用新型的操作面板的结构示意图；图2是本实用新型的架线式矿用电机车调速装置的电路框图；图3是图2所示的架线式矿用电机车调速装置的电气原理图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本实用新型进行详细说明见图2-3，本实施例的架线式矿用电机车调速装置包括架线式直流电源1、与架 线式直流电源1相连的用于控制矿用电机车的电机换向的换向电路2、与换向电路2的电流 输出端相连的用于控制电机电流的IGBT模块3、用于检测所述电机电流大小的霍尔电流传 感器In、与该霍尔电流传感器h相连的用于控制所述IGBT模块3的PLC5。所述IGBT模块3的电流输入端和电流输出端之间设有用于控制所述电机全速运 转的全速控制开关SK2。所述PLC5连接有用于控制所述电机转速的调速电路7。架线式直流电源1通过控制开关SKl与换向电路2的电流输入端相连。IGBT模块3包括第一 IGBT电路VTl和第二 IGBT电路VT2。本实施例的架线式矿用电机车调速装置还包括与架线式直流电源1相连的灯控 电路；所述灯控电路包括两个指示灯组，旋转司控开关K和喇叭电路；所述旋转司控开关K 包括前灯，后灯和0三个挡位；所述旋转司控开关K的前灯挡电连接第一指示灯组，所述旋 转司控开关K的后灯档位电连接第二指示灯组，所述旋转司控开关K的0档位空接。架线式直流电源1包括与直流架线相连的自动开关QF、储能电容Cl和滤波电容 C2。[0024]本实施例中，所述电机包括一对Ml和M2，换向电路2包括用于控制电机Ml、M2的 正、反转的接触器k 1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8和制动电阻RZ ；所述制动电阻RZ由开关SK3 控制。见图1，本实施例的架线式矿用电机车调速装置还包括司控装置6 ；所述司控装置 6包括调速手柄61、换向手柄62、照明灯开关旋转钮64 ；所述调速手柄61和换向手柄62 间有机械互锁装置63。所述调速电路7由所述调速手柄61实现调速控制。换向电路2由 换向手柄62实现换向控制。本实施例的架线式矿用电机车调速装置的工作原理如下(1)、合上自动开关QF，主电源接通，同时稳压电源电路开始工作，调速箱工作回路 得电。O)、操作换向手柄“向前”或“向后”，电机电路接通；换向手柄有三个档切换位， “0”位为断开状态、“向前”时接通KU K3、K5、K7 ；“向后”时接通K2、K4、K6、K8 ；改变电机
旋转方向，实现机车前进、后退和停车。
4[0029](3)、操作手柄控制SKI、SK2，控制主电路电源接通、全压运行，同时控制霍尔电流 传感器h，控制驱动电路电源的接通和机车的调速。本调速系统采用IGBT高压大功率开关 器件，控制方式为定频调宽(PWM方式)；IGBT是由场效应管与大功率晶体管相结合的全控 功率开关元件，其开关频率高；当栅极施加+15V电压时器件导通，导通时压降为2V左右，当 栅极施加0至-15V电压时器件关断；由于IGBT工作开关状态，导通关断时损耗很小，所以 调速状态下节能效果显著，可以保证99%以下的电能用于电机；IGBT串联在“串激式”牵引 电动机电路内，当IGBT中第一 IGBT电路(VTl)或第二 IGBT电路(VT2)导通时，电机电流线 性上升；IGBT关断时，电流线性下降；由于开关频率高OKHz)，实际机车的电流等效为直流 电流，通过IGBT的导通、关断时间比值(即调节比α = Ton/T)，即可改变电机两端的电压 平均值，从而改变电机的转速、实现机车调速目的；调速器的各种保护功能如软起动、欠压、 过压、恒流、短路保护等亦能通过调节IGBT的导通、关断时间的比值来实现。(4)、电制动时，操作手柄扳倒“0”位，SKl、SK2断开，SK3闭合，慣性运行中的电机 转为发电机运行，电能消耗于制动电阻，达到快速制动的目的。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实 用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些 属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围 之中。
权利要求1.一种架线式矿用电机车调速装置，包括架线式直流电源(1)、与架线式直流电源 (1)相连的用于控制矿用电机车的电机换向的换向电路O)、与换向电路O)的电流输出端 相连的用于控制电机电流的IGBT模块(3)、用于检测所述电机电流大小的霍尔电流传感器 an)、与该霍尔电流传感器(In)相连的用于控制所述IGBT模块(3)的PLC(5)。
2.根据权利要求1所述的架线式矿用电机车调速装置，其特征在于所述IGBT模 块(3)的电流输入端和电流输出端之间设有用于控制所述电机全速运转的全速控制开关 (SK2)。
3.根据权利要求1所述的架线式矿用电机车调速装置，其特征在于所述PLC 连接 有用于控制所述电机转速的调速电路(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种架线式矿用电机车调速装置，包括架线式直流电源、用于控制矿用电机车的电机换向的换向电路、用于控制电机电流的IGBT模块、用于检测所述电机电流的霍尔电流传感器、与该霍尔电流传感器相连的用于控制所述IGBT模块的PLC。本装置采用IGBT为主要功率元件，解决了传统的电阻调速和可控硅调速的缺陷，具有电路先进、控制简单、启动力矩大、调速平稳、模块化设计、结构新颖、操作简单、可靠性高、节能、维修简便、费用低等特点；能对斩波电路的导通比进行有效控制，有效提高了机车运行速度及其工作效率；采用霍尔电流传感器控制驱动电路电源的接通和机车的速度，提高机车的安全性与稳定性。
文档编号H02P6/08GK201910758SQ20102062566
公开日2011年7月27日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者刘艳军, 王仁浒, 胡湘磊, 郑巨灿, 郑建 申请人:巨大矿业有限公司