一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及矿用永磁同步电机【技术领域】，它公开了一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统，包括蓄电池、主电路、采样电路、驱动电路、控制电路和负载电机，所述主电路包括逆变电路和滤波电路；所述驱动电路架设在所述主电路和所述控制电路之间，所述蓄电池、驱动电路分别与所述逆变电路输入端相连，所述逆变电路输出端与所述滤波电路输入端相连，所述滤波电路输出端与所述负载电机输入端相连。本实用新型应用电力电子功率变流器实现了交流电机的牵引变频调速运行，克服了直流牵引传动的诸多缺点，实现了智能化控制，延长了电机车的使用寿命，提高了设备运行的可靠性。
【专利说明】—种矿用永磁同步电机驱动控制器系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿用永磁同步电机【技术领域】，尤其涉及到一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统。
【背景技术】
[0002]我国煤矿企业一般采用轨道电机车来完成煤炭等矿石，以及矿工的短距离运输，常用的电机车有两种:一种是应用于地面的架线电机车，由厂内架设的供电网线供电?’另一种是应用于井下的电瓶电机车，由大容量铅酸蓄电池组供电。目前这两种电机车采用的牵引电机多数为直流电机，依靠晶闸管斩波或能耗电阻来实现直流电机的调速运行，也就是说多数矿用电机车采用的是直流牵引传动技术来实现其牵引运行。直流电机存在着体积大、重量重、维护工作量大，对多粉尘、潮湿、防爆等恶劣运行环境的适应性较差等缺点。基于直流牵引传动的矿用电机车在维护成本、节能降耗、可靠性等多个方面都远不能满足市场的需求，而永磁同步电机具有体积小、重量轻，免维护，防护性好，适宜运行于多粉尘、潮湿、防爆等环境条件的诸多优点。
[0003]永磁同步电动机的运行原理以永磁体提供的磁通替代励磁绕组励磁,具有无电流励磁，无电刷和滑环；损耗低，效率高；功率因素高；转子结构多样，灵活；体积小，重量轻；起动转矩大等等优点。交流牵弓I传动的矿用电机车在发挥电机车牵弓丨力、提高电机车运用的可靠性、减少对电机车的维护工作量等各方面都有着明显的优势，将来永磁同步电机来取代直流电机，交流牵引传动电机车取代直流牵引传动电机车是技术发展的必然趋势。但是，目前交流传动控制系统作为交流牵引传动矿用电机车的关键性核心技术模块在技术研发上还远没有走向成熟，它在技术上的不成熟，严重制约了交流传动矿用电机车的发展。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统，以克服直流牵引传动的诸多缺点，实现了智能化控制，延长了电机车的使用寿命，提高了设备运行的可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统，其特征在于，包括蓄电池、主电路、采样电路、驱动电路、控制电路和负载电机，所述主电路包括逆变电路和滤波电路；所述控制电路包括主控制芯片DSP28035、SPWM输出电路、短路保护电路和检测电路，所述驱动电路架设在所述主电路和所述控制电路之间，所述蓄电池、驱动电路分别与所述逆变电路输入端相连，所述逆变电路输出端与所述滤波电路输入端相连，所述滤波电路输出端与所述负载电机输入端相连，所述采样电路与主控制芯片DSP28035输入端相连，所述主控制芯片DSP28035输出端与所述驱动电路输入端相连；所述驱动电路采用基于PC929的IGBT驱动电路。
[0007]优选的，所述逆变电路采用三相电压型全控桥逆变电路，将蓄电池电压540V电压逆变为三相220V50Hz的交流电。
[0008]优选的，所述滤波电路采用LC滤波电路，所述滤波电路的电感星形连接，电容星型连接，所述逆变电路输出的交流电经过所述滤波电路滤除谐波后，成为平滑的正弦波供给负载。
[0009]更优选的，所述所述检测电路包括温度检测电路、电压检测电路和电流检测电路；所述温度检测电路采用温度传感器PT100。
[0010]本实用新型使逆变装置输出相电压为220V的三相工频交流电，在蓄电池输出电压变化和负载等外部条件改变时，通过采样电路将系统运行参数反馈回控制系统，抵抗干扰，保持稳定电压输出，本实用新型应用电力电子功率变流器实现了交流电机的牵引变频调速运行，克服了直流牵引传动的诸多缺点，实现了智能化控制，延长了电机车的使用寿命，提高了设备运行的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构示意图；
[0012]图2为本实用新型逆变电路原理图；
[0013]图3为本实用新型温度检测电路原理图；
[0014]图4为本实用新型电压检测电路原理图；
[0015]图5为本实用新型电流检测电路原理图；
[0016]图6为本实用新型短路保护电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
[0018]如图1所示的一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统，包括蓄电池、主电路、采样电路、驱动电路、控制电路和负载电机，主电路包括逆变电路和滤波电路；控制电路包括主控制芯片DSP28035、SPWM输出电路、短路保护电路和检测电路，驱动电路架设在主电路和所述控制电路之间，蓄电池、驱动电路分别与逆变电路输入端相连，逆变电路输出端与所述滤波电路输入端相连，滤波电路输出端与负载电机输入端相连，米样电路与主控制芯片DSP28035输入端相连，主控制芯片DSP28035输出端与驱动电路输入端相连；驱动电路采用基于PC929的IGBT驱动电路。
[0019]如图2所示，逆变电路采用三相电压型全控桥逆变电路，将蓄电池电压540V电压逆变为三相220V50HZ的交流电；基本工作方式为180°导电型，即每个桥臂的导电角为180° ,同一相上下桥臂交替导电的纵向换流方式,各相开始导电的时间依次相差120。
[0020]滤波电路采用LC滤波电路，所述滤波电路的电感星形连接，电容星型连接，所述逆变电路输出的交流电经过所述滤波电路滤除谐波后，成为平滑的正弦波供给负载。
[0021]检测电路包括温度检测电路、电压检测电路和电流检测电路；所述温度检测电路采用温度传感器PT10。
[0022]如图3所示的温度保护电路，由TL082产生2.17mA电流经温度传感器PT100，此时Tl、T2两端采集得随温度变化的电压，经高精度AD620放大得VTl = 0.208 X (49.4/5.1+1)=2.22V，经限幅、滤波、电压支撑即可送入单片机AD转换口。由于该控制系统测温范围为O?100°C，而在该温度范围内PTlOO阻值变化为100 Ω?138Ω。变化范围小，所以串上2Κ电阻使得当温度变化时总阻值变化不大。其中4R3是取电压反馈至TL082“_”端使它输出恒定电流。
[0023]如图4所示的电压检测电路，当直流侧为600V时，由于是直流电压，设N端为0，通过串电阻3Χ150ΚΩ分压，计算Pl点电压为VdcX (3R5+3R7) / (3R1+3R3+3R5+3R7)，代入数据得VPl = 225V，经运放算出P2点电压VP2 = -VPl X 3R8/3R5,代入数据得-15V，再经反向比例运算得VO = -VP2X3R11/3R9，代入数据得VO = 3.3V。再经滤波限幅即可输入单片机。
[0024]如图5所示的电流检测电路，假设测量250A电流，根据传感器资料可知，输出电流为125mA(有效值)，取采样电阻70 Ω得电压8.75V。由于是正弦波需要整流位直流信号。假设在正半周，电压经反向比例1:1运算从1D2输出；在负半周，电压直接从IDl输出。此时点VIl电压信号为直流负信号，经1C6滤波可得到平稳的直流信号，在经反相比例运算得VI2 = ;11父11?8/11?6，带入数据得￥12 = 3.24V，正常情况下经滤波和限幅就可送入单片机。
[0025]如图6所示的短路保护电路，当电流在设定值以下时，“ + ”端大于端，输出为高电平；当电流值超过设定值时，端大于“ + ”端，输出为低电平。短路时得低电平送入与非门，输出SCl位低电平，过锁存器输出SC为低电平，则使74ACT244不输出SPWM信号。图中引入正反馈电阻2R5是防止短路信号1ut_USC在门限值附近有微小的干扰，输出电压会产生相应的抖动。引入二极管2D1是将一个跳变点固定在一个参考电压值上。
[0026]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种矿用永磁同步电机驱动控制器系统，其特征在于，包括蓄电池、主电路、采样电路、驱动电路、控制电路和负载电机，所述主电路包括逆变电路和滤波电路；所述控制电路包括主控制芯片DSP28035、SPWM输出电路、短路保护电路和检测电路，所述驱动电路架设在所述主电路和所述控制电路之间，所述蓄电池、驱动电路分别与所述逆变电路输入端相连，所述逆变电路输出端与所述滤波电路输入端相连，所述滤波电路输出端与所述负载电机输入端相连，所述采样电路与主控制芯片DSP28035输入端相连，所述主控制芯片DSP28035输出端与所述驱动电路输入端相连；所述驱动电路采用基于PC929的IGBT驱动电路。
2.根据权利要求1所述的矿用永磁同步电机驱动控制器系统，其特征在于，所述逆变电路采用三相电压型全控桥逆变电路，将蓄电池电压540V电压逆变为三相220V50HZ的交流电。
3.根据权利要求1所述的矿用永磁同步电机驱动控制器系统，其特征在于，所述滤波电路采用LC滤波电路，所述滤波电路的电感星形连接，电容星型连接，所述逆变电路输出的交流电经过所述滤波电路滤除谐波后，成为平滑的正弦波供给负载。
4.根据权利要求1所述的矿用永磁同步电机驱动控制器系统，其特征在于，所述检测电路包括温度检测电路、电压检测电路和电流检测电路；所述温度检测电路采用温度传感器 PT100。
【文档编号】H02P27/06GK204089657SQ201420516911
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】邓永红, 赵立永, 张全柱 申请人:华北科技学院