一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统技术方案

本发明专利技术一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，包括集成式电缆、软起动装置、滑环箱、主控制单元、电动机、人机界面、GPS装置和遥控中心，集成式电缆经软起动装置与滑环箱连接再连接主控制单元，主控制单元与电动机连接，电动机输出轴与液压泵连接，主控制单元通过集成式电缆经滑环箱与软起动装置连接，主控制单元还与人机界面和GPS装置连接通讯，GPS装置与遥控中心无线通讯。本发明专利技术提供的高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，应用于6kV/10kV等级，具有电网适应能力强、起动电流小、起动方式多样化等特点，实现高压电机的无冲击平滑起动，显著节约上车空间，可实现高压电能及CAN信号的传输和远程数据传输。

A soft start control system for high voltage and high power electric hydraulic excavator

The invention relates to a soft-start control system for a high-voltage and high-power electric hydraulic excavator, which comprises an integrated cable, a soft-start device, a sliding ring box, a main control unit, a motor, a human-machine interface, a GPS device and a remote control center. The integrated cable is connected with the sliding ring box by a soft-start device to connect the main control unit and the main control unit. Connecting with the motor, the output shaft of the motor is connected with the hydraulic pump, the main control unit is connected with the soft starting device by the integrated cable through the sliding ring box, the main control unit is also connected with the human-machine interface and the GPS device, and the GPS device and the remote control center communicate wirelessly. The soft starting control system of the high-voltage and high-power electric hydraulic excavator provided by the invention is applied to the 6kV/10kV grade and has the characteristics of strong adaptability of the electric network, small starting current and diversified starting modes, realizing the non-impact and smooth start-up of the high-voltage motor, remarkably saving the loading space, and realizing the transmission of high-voltage electric energy and CAN signal. Transmission and remote data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统
本专利技术属于工程机械
，适用于动力为电网电能的电动型液压挖掘机，具体涉及一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统。
技术介绍
随着近年来环境保护的日益重视以及动力源的改进，采用电动机驱动液压系统的电动型液压挖掘机逐渐成为挖掘机领域中新的研究方向与热点。传统电动液压挖掘机一般采用三相异步电机直接全压起动的控制方式，起动设备简单，但存在起动电流大、起动转矩冲击大、易造成电网冲击波动等缺点，即使采用串电抗起动或自耦变压器起动等降压措施，效果仍不理想。尤其，采用大功率高压电机的矿用大型电动液压挖掘机起动问题尤其突出，存在复杂电网环境下无法正常起动、电机轴负载连接装置易损、影响电网其它设备正常工作等问题，也不利于系统功率调节与效率提升。当前大功率电力电子器件快速发展，基于晶闸管三相交流调压电路设计的软起动装置可以实现电动机无冲击软起动，且抗电网波动能力强，能有效延长电机及机械寿命，极大提高了系统起动效率与可靠性，但因其体积较大，电动液压挖掘机上车空间有限，安装维护存在诸多不便。因此，研究一种适用于10(6)kV高压大功率场合的电动型液压挖掘机软起动系统是十分必要的，可充分发挥其节能高效与绿色环保的优势，尤其在大型矿山机械领域有着十分乐观的应用前景。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，适用于10(6)kV高压大功率场合的电动型液压挖掘机，基于挖掘机下车尾部支架安装结构的软起动装置，具有安装灵活、节约空间、维护简单、抗电网波动能力强、起动电流小等特点，在实现对电动机无冲击软起动的同时，采用集成式电缆及滑环箱实现高压电能与CAN总线通讯的稳定传输，而且人机界面友好，功能丰富，操作简单，并可通过GPS与远程控制中心实现对系统的远程监控，进一步提升软起动系统的工作效率与可靠性。本专利技术采用的技术方案为：一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，包括集成式电缆、软起动装置、滑环箱、主控制单元、电动机、人机界面、GPS装置和遥控中心，引自外部高压电源的集成式电缆经由软起动装置与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端与主控制单元连接，主控制单元与电动机连接，电动机输出轴通过分动箱与液压泵进行机械连接，主控制单元通过集成式电缆中的CAN通讯电缆经滑环箱与软起动装置连接通讯，同时分别与人机界面和GPS装置连接，GPS装置与遥控中心无线通讯。进一步的，所述集成式电缆主要由三相高压电缆、CAN通讯电缆及屏蔽地线构成，用于连接外部电源、软起动装置、滑环箱及主控制单元等，实现高压电能及CAN通讯信号的传输，并利用CAN通讯方式实现软起控制系统内的数据通讯。进一步的，所述软起动装置固定于挖掘机下车尾部支架上方，利用集成式电缆将外部高压电源及内部通讯信号经滑环箱引入上车主控制单元，软起动装置包括控制器、进线断路器、软起动器、旁路接触器、电压传感器及电流传感器，外部高压电源10(6)kV由进线断路器进线端引入，进线断路器出线端分别通过集成式电缆经软起动器和旁路接触器与滑环箱进线端连接，控制器负责采集处理软起动装置内部的软起动器、进线断路器、旁路接触器、电压及电流传感器的信号并与主控制单元实时通讯，软起动器根据起动信号控制晶闸管阀组输出指令频率和指令电压，实现电动机的平稳起动，起动完成后，则由旁路接触器闭合进入全压工作状态，软起动器在接收相应起动指令的同时，通过软起动装置控制器向主控制单元发送系统运行参数与报警信息，对系统缺相、过压、欠压、均压不平衡、过流、过载、过热、速度异常、通讯失败及功率模块故障等进行有效监控。进一步的，所述滑环箱安装于挖掘机中心回转接头处，利用集成式电缆实现下车的软起动装置和滑环箱与挖掘机上车的主控制单元的连接，用于将电能和通讯信号由挖掘机下车传输至上车，具体为，通过滑环箱内部的高压滑环、信号旋转滑环及与其位置相对固定且相适配的电刷摩擦片实现电流及各信号传输，保证上车在360度运转时无损伤供电及信号传输。进一步的，所述电动机为三相鼠笼式异步电动机，安装于挖掘机上车转台配重前方，其作用是采用10(6)kV高压电网电能，在软起动装置的控制下实现起动，电动机输出轴通过分动箱带动液压泵旋转为液压系统提供动力，同时，电动机内部安装与主控制单元输入端的温度传感器及转速传感器，温度传感器和转速传感器分别用于实时监测电动机的温度数据和转速并传送至主控制单元进行处理，实现对电动机的过热保护以及转速监控。进一步的，所述电动机内部针对定子线圈与轴承安装相配合的温度传感器，电动机输出轴安装相配合的转速传感器，温度传感器和转速传感器与主控制单元输入端相连，分别用于实时监测电动机的温度数据和转速并传送至主控制单元，实现对电动机的过热保护和转速监控。进一步的，所述主控制单元安装于挖掘机上车驾驶室后部，主控制单元通过其内部设置的接触器将引自滑环箱的集成式电缆接至电动机，主控制单元通过CAN通讯电缆与软起动装置的控制器连接，并通过CAN通讯电缆分别与人机界面的监控器和GPS装置连接通讯，主控制单元可将软起动装置的运行数据与报警信息发送至人机界面，同时对人机界面的输入操作指令进行处理，向软起动装置的主控器发送工作指令，并通过GPS装置将系统运行数据与报警信息发送至遥控中心，必要时可由遥控中心通过联系用户处理当前报警故障。进一步的，所述人机界面安装于挖掘机驾驶室内前方工作台，包括指示灯、监控器与键盘，通过指示灯、监控器与键盘共同实现各种人机交互功能，包括软起动系统运行状态的显示、参数的设定与查询、故障诊断与维护提示、运行日志查询及各种控制命令的实现，指示灯具体包括电源、启停、故障等指示灯；监控器可实时显示软起动系统运行状态，包括频率、电流、电压、转速、温度等运行数据，及时发送系统缺相、过压、欠压、过流、过载、过热、速度异常、通讯失败及功率模块故障等报警信息，能够存储生成运行日志，并可根据系统运行时间向用户发出系统维护保养提示；键盘用于系统参数设定与控制指令发送，可向软起动装置控制器发出起停、工作模式切换、故障复位等指令信号。通过键盘能够选择起动方式，在软起动模式和直接全压起动模式之间切换；在软起动模式状态下，根据主控制单元的模式设定，选取限流起动、电压斜坡起动、突跳起动等方式，实现电动机的无冲击平稳起动；在直接全压起动模式下，可通过控制接通旁路接触器实现全压起动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术公开了一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，包括集成式电缆、软起动装置、滑环箱、主控制单元、电动机、人机界面、GPS装置和遥控中心，引自外部高压电源的集成式电缆经由软起动装置与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端与主控制单元连接，主控制单元与电动机连接，电动机输出轴与液压泵连接，为整车液压系统提供动力，主控制单元通过集成式电缆经滑环箱与软起动装置连接通讯，主控制单元还与人机界面和GPS装置连接通讯，GPS装置与遥控中心无线通讯。本专利技术提供的高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，可应用于6kV/10kV高压等级的大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统中，具有电网适应能力强、起动电流小、起动方式多样化等特点，主控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，包括集成式电缆、软起动装置、滑环箱、主控制单元、电动机、人机界面、GPS装置和遥控中心，引自外部高压电源的集成式电缆经由软起动装置与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端与主控制单元连接，主控制单元与电动机连接，电动机输出轴与液压泵连接，为整车液压系统提供动力，主控制单元通过集成式电缆经滑环箱与软起动装置连接通讯，主控制单元还与人机界面和GPS装置连接通讯，GPS装置与遥控中心无线通讯。

【技术特征摘要】
1.一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，包括集成式电缆、软起动装置、滑环箱、主控制单元、电动机、人机界面、GPS装置和遥控中心，引自外部高压电源的集成式电缆经由软起动装置与滑环箱进线端连接，滑环箱出线端与主控制单元连接，主控制单元与电动机连接，电动机输出轴与液压泵连接，为整车液压系统提供动力，主控制单元通过集成式电缆经滑环箱与软起动装置连接通讯，主控制单元还与人机界面和GPS装置连接通讯，GPS装置与遥控中心无线通讯。2.根据权利要求1所述的一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，所述集成式电缆包括三相高压电缆、CAN通讯电缆及屏蔽地线，用于连接外部高压电源、软起动装置、滑环箱和主控制单元，实现高压电能及CAN通讯信号的传输。3.根据权利要求1所述的一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，所述软起动装置安装于挖掘机下车尾部支架上方，软起动装置包括控制器、进线断路器、软起动器、旁路接触器、电压传感器和电流传感器，外部高压电源10(6)kV由进线断路器进线端引入，进线断路器出线端分别通过集成式电缆经软起动器和旁路接触器与滑环箱进线端连接，控制器负责采集处理软起动装置内部的软起动器、进线断路器、旁路接触器、电压及电流传感器的信号并与主控制单元实时通讯。4.根据权利要求1所述的一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，所述滑环箱安装于挖掘机中心回转接头处，集成式电缆经由挖掘机下车的软起动装置和滑环箱与挖掘机上车的主控制单元相连接，用于将电能和通讯信号由挖掘机下车传输至上车。5.根据权利要求4所述的一种高压大功率电动型液压挖掘机软起动控制系统，其特征在于，所述滑环箱通过其内部设置的高压滑环、信号旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，秦家升，杨裕丰，丁跃进，王勇，高达，汪允显，李志鹏，石立京，张培林，蒋可，
申请(专利权)人：徐州徐工矿山机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32