一种恒功率电动绞盘制造技术

本发明专利技术是一种恒功率电动绞盘，包括电源、电动机、卷筒、上位机、控制器、绞索、速度传感器，控制器通过导线与电源和电动机相连接，上位机通过数据线与控制器连接，控制器将直流电源逆变为交流电后为电动机供电，电动机输出轴与卷筒相接，并根据控制器指令驱动卷筒转动，绞索绕在卷筒上，速度传感器与绞索相对安装，并通过导线将信号传递给控制器。恒功率电动绞盘采用外部输入方式对电动绞盘进行恒定功率控制，随绞索层数增加，转矩、牵引速度、负载电流随之增加，控制器电流采样模块对电动机负载电流进行监测，当负载电流大于电流控制值时自动控制电动机降低转速以满足转矩输出。本发明专利技术具有可靠性好、电动绞盘系统效率高和牵引时平稳性好的特点。

A constant power electric winch

The invention relates to a constant power electric winch, which comprises a power supply, a motor, a reel, an upper computer, a controller, a strand and a speed sensor. The controller is connected with a power supply and a motor through a wire, and the upper computer is connected with a controller through a data line. The controller converts a direct current power supply into an alternating current and supplies power to the motor. The motor output shaft is connected with the drum and drives the drum to rotate according to the controller instructions. The rope is wound on the drum. The speed sensor is installed relative to the rope, and the signal is transmitted to the controller through the wire. Constant power electric winch adopts external input mode to control the constant power of the electric winch. With the increase of the layers of the winch, the torque, traction speed and load current increase accordingly. The controller current sampling module monitors the load current of the motor. When the load current is greater than the current control value, the automatic control motor reduces the rotation. Speed to meet torque output. The invention has the characteristics of good reliability, high efficiency of electric winch system and good stability when traction.

【技术实现步骤摘要】
一种恒功率电动绞盘
本专利技术属于机械牵引领域，具体涉及一种恒功率输出的电动绞盘。
技术介绍
电动绞盘是车辆、船只自我保护的一种牵引装置，可在雪地、沼泽、沙漠、海滩、泥泞山路等恶劣场合下进行自救和施救，还具备进行清障、拖拉物品、安装设施等能力，是军警、石油、水文、环保、林业、交通、公安、边防、消防及其它户外运动必不可少的安全装置，主要用于轮船游艇、越野汽车、农用汽车、ATV全地形车、消防救援车、道路清障车以及其它专用汽车和特种车辆，目前市场上的电动绞盘不具备恒功率输出特性，工作时其所需提供的力矩会随卷筒绕绞索层数的增加而增大，而此时电动机转速恒定，电动绞盘只有通过增大功率才能保证足够牵引力的输出，因此，在选用电动机时往往根据绞索最外层来确定所需最大功率，使得电动绞盘系统在绞索层数较少时系统效率偏低，易出现大马拉小车的现象，造成能源浪费，因此研究出一种恒功率电动绞盘具有现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前市场上电动绞盘工作时不能保证卷筒绞索最外层时没有足够牵引力输出的不足之处，提供一种恒功率输出的电动绞盘，满足电动绞盘工作时的恒功率力矩输出。本专利技术目的所采用的技术方案是通过以下方式完成：一种恒功率电动绞盘，包括电源、电动机、卷筒、上位机、控制器、绞索、速度传感器，所述控制器通过导线与电源和电动机相连接，所述上位机通过数据线与控制器连接，所述控制器将直流电源逆变为交流电后为电动机供电，所述电动机输出轴与卷筒相接，并根据控制器指令驱动卷筒转动，绞索绕在卷筒上，速度传感器与绞索相对安装，并通过导线将信号传递给控制器；所述恒功率电动绞盘采用外部输入方式进行控制，当负载电流大于电流控制值时自动控制电动机降低转速以满足力矩输出。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述电源为直流电源，电压为24V、36V、48V、60V、72V、96V、108V或144V。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述电动机为交流永磁同步电机，接受控制器指令，驱动绞盘在不同速度、牵引力下正转、反转，并可根据使用工况选择不同牵引力与牵引速度，实现恒功率自由收放绳。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述卷筒通过联轴器与电动机相连，并将绞索缠绕在筒身。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述上位机为触摸控制屏、电脑等输入设备，输入参数与显示电动绞盘工作状态。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述控制器包括：用户参数输入模块：分为开放参数和非开放参数两部分，开放参数由用户通过上位机输入，主要包括：卷筒直径D1、绞索直径D2、牵引速度v、牵引力F、电动机启停信号等参数，非开放参数根据电动机的选型通过上位机修改，包括电动机的功率、额定电压、额定力矩、额定电流、额定转速、过流过载保护值等参数，控制算法根据开发参数、非开放参数的设定来计算电动机所需转速和电流控制值；控制策略模块：通过母线电流控制算法来限定输入的功率；算法主要是根据设定的母线电流值进而计算出所需的q轴给定电流(iq*)，同时通过查表法得出d轴电流(id*)；转速位置采集模块：获取角度信号θ并进行滤波等信号处理，同时获取转速信号ω；逆变整流模块：将电源输入的直流电逆变成驱动电动机所需频率和幅值可调的三相交流电；坐标变换模块：根据三相电流进行坐标变换，得到d轴电流(id)和q轴电流(iq)信号；电流采样模块：检测电动机三相电流和母线电流并进行滤波处理；q轴电流调节模块：根据q轴参考电流iq*和反馈电流iq得到电压控制值uq；d轴电流调节模块：根据d轴参考电流id*和反馈电流id得到电压控制值ud；反Park变换模块：uq和ud值通过反Park变换得到生成有效的电压控制信号uα和uβ；SVPWM信号生成模块：根据电压控制信号uα和uβ，计算得到SVPWM调制的参考开关信号、控制器功率器件的导通顺序；输出控制参数模块：将电动机控制过程中电动绞盘系统参数输出，并通过触摸控制屏显示；故障诊断模块：通过检查和测试，发现系统和设备是否存在故障。所述的一种恒功率电动绞盘中，所述控制器电流采样模块对电动机负载电流进行监测，随绞索层数增加，电动绞盘力矩、牵引速度、负载电流随之增加，牵引负载小于设计负载时，牵引速度可实现无级可调，控制器的电流采样模块实时监测负载电流，当负载电流低于电流控制值，控制电动机转速继续上升，直至达到设定转速；牵引负载等于设计负载时，此时牵引速度不可调，此时电动绞盘输出功率被恒定在额定功率；牵引负载大于设计负载时，电动绞盘易因负载过大而损坏，控制器的电流采样模块一旦检测到负载电流大于电流控制值，控制器自动降低电动机转速以保护电动绞盘。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.控制器能在电动机负载电流大于电流控制值时能自动降低电动机转速，保证恒定功率输出，可靠性好，实现了智能化控制；2.控制器实时监测电动机负载电流，控制电动机在不同绞索层数下牵引力与牵引速度保持恒定，使得牵引时平稳性高；3.电动机选型时若参考绞索最大层数选取，则内层的绞索牵引速度比现有绞盘更高，同时设备的满负荷率也更高，本专利技术根据卷筒直径确定最大功率，通过转速调节来实现电动绞盘恒功率控制，避免大马拉小车现象出现；4利用恒功率调节技术，无需机械结构辅助就可实现空载或轻负载时输出高线速度、重负载时低线速度，实际应用中利用调速特性就可提高空载收、放绳效率，系统效率高。附图说明图1是本专利技术一个较佳实施例中一种恒功率电动绞盘的系统结构示意图。图2是本专利技术一个较佳实施例中一种恒功率电动绞盘控制器模块示意图。图3是本专利技术一个较佳实施例中一种恒功率电动绞盘控制流程图。具体实施方式下面结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步详细说明：参照附图1、附图2、附图3，一种恒功率电动绞盘，包括电源1、电动机2、卷筒3、上位机4、控制器5、绞索6、速度传感器7，所述控制器5通过导线与电源1和电动机2相连接，所述上位机4通过数据线与控制器5连接，所述控制器5将直流电逆变为交流电后为电动机2供电，所述电动机2输出轴与卷筒3相接，并根据控制器5指令驱动卷筒3转动，绞索6绕在卷筒3上，速度传感器7与绞索6相对安装。优选的，所述电源1为直流电源，电压为24V、36V、48V、60V、72V、96V、108V或144V。优选的，所述电动机2为交流永磁同步电机，接受控制器5指令，带动卷筒3在不同速度、牵引力下正转、反转，并可根据工况选择合适牵引力、速度，实现电动绞盘恒功率自由收放绳。优选的，所述卷筒3通过联轴器与电动机2相连，并将绞索6缠绕在筒身上。优选的，所述上位机4为触摸控制屏，可进行参数输入与电动绞盘工作状态显示。优选的，所述速度传感器7检测绞索6的牵引速度，并将其信号通过导线传递给控制器5。优选的，所述的控制器5包括用户参数输入模块、控制策略模块、转速位置采集模块、逆变整流模块、坐标变换模块、电流采样模块、q轴电流调节模块、d轴电流调节模块、反Park变换模块、SVPWM信号生成模块、输出控制参数模块、故障诊断模块。本实施例所述恒功率电动绞盘的工作原理如下：控制器5的逆变整流模块将电源1输入的直流电逆变成驱动电动机2所需的频率、幅值可调的三相交流电；用户通过上位机4输入开放参数，主要包括：卷筒直径D1、绞索直径D2、牵引速度v、牵引力F、电动机启停信号等参数，非开放参数根据电动机2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒功率电动绞盘，包括电源、电动机、卷筒、上位机、控制器、绞索、速度传感器，所述控制器通过导线与电源和电动机相连接，所述上位机通过数据线与控制器连接，所述控制器将直流电源逆变为交流电后为电动机供电，所述电动机输出轴与卷筒相接，并根据控制器指令驱动卷筒转动，绞索绕在卷筒上，速度传感器与绞索相对安装；所述恒功率电动绞盘采用外部输入方式进行控制，当负载电流大于电流控制值时自动控制电动机降低转速以满足力矩输出。

【技术特征摘要】
1.一种恒功率电动绞盘，包括电源、电动机、卷筒、上位机、控制器、绞索、速度传感器，所述控制器通过导线与电源和电动机相连接，所述上位机通过数据线与控制器连接，所述控制器将直流电源逆变为交流电后为电动机供电，所述电动机输出轴与卷筒相接，并根据控制器指令驱动卷筒转动，绞索绕在卷筒上，速度传感器与绞索相对安装；所述恒功率电动绞盘采用外部输入方式进行控制，当负载电流大于电流控制值时自动控制电动机降低转速以满足力矩输出。2.根据权利要求1所述的一种恒功率电动绞盘，其特征在于所述电源为直流电源，电源电压为24V、36V、48V、60V、72V、96V、108V或144V。3.根据权利要求1所述的一种恒功率电动绞盘，其特征在于所述电动机为交流永磁同步电机，接受控制器指令，驱动绞盘在不同速度、牵引力下正转、反转，并可根据使用工况选择不同牵引力与牵引速度，实现恒功率自由收放绳。4.根据权利要求1或3所述的一种恒功率电动绞盘，其特征在于所述控制器由用户参数输入模块、控制策略模块、转速采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国纲，李晓明，汤良道，方卫中，钟德刚，韦大炯，张春香，朱锋霖，
申请(专利权)人：浙江诺和机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33