一种新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法，包括变频驱动系统，变频驱动系统包括上电缓冲回路、电抗器、双向变换器、主电机变频器、散热电机变频器、制动单元、人机触摸屏，以及由主要控制构件双向变换器以及各变频器组成的RS485通信网络。本发明专利技术的有益效果是：采用超级电容作为新能源齿轨车动力系统的动力源，且超级电容容量为48KWH，额定输出电压430V‑570V，额定充放电流400A，具有循环寿命长、耐高温、支持快充，并且本身无污染等特点，满足矿山公园的特殊使用要求，进而能够代替传统的蓄电池组或大型发电机。

A New Frequency Conversion Drive System for Tooth-rail Vehicle and Its Design Method

【技术实现步骤摘要】
一种新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法
本专利技术涉及一种新能源齿轨车变频驱动系统，具体为一种新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法，属于矿山辅助运输

技术介绍
近年来政府以及社会各界高度重视矿区生态环境，积极关心和支持国家矿山公园建设。随着环保政策的进一步深入开展和矿山地质环境治理的逐步加强，现有的矿山运输所使用的动力源为蓄电池组或大型发电机，具有容量小、循环寿命断、且在使用时会造成污染等问题，满足不了矿山公园的特殊使用要求，同时机车使用环境具有较多的限制，成本以及后期维护花费较大。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种新能源齿轨车变频驱动系统，包括变频驱动系统，所述变频驱动系统包括上电缓冲回路、电抗器、双向变换器、主电机变频器、散热电机变频器、制动单元、人机触摸屏，以及由主要控制构件双向变换器以及各变频器组成的RS485通信网络，所述制动单元由制动单元分配器和制动电阻组成；所述上电缓冲回路的一端通过电抗器与双向变换器的一端呈电性连接，所述双向变换器的另一端与主电机变频器的一端呈电性连接，所述散热电机变频器的一端与制动单元进行电性连接，所述人机触摸屏通过RS485通信网络分别与主电机变频器和散热电机变频器呈无线信号连接。作为本专利技术再进一步的方案：所述变频驱动系统采用超级电容作为新能源齿轨车动力系统的动力源，且所述超级电容容量为48KWH，额定输出电压430V-570V，额定充放电流400A，且所述超级电容与上电缓冲回路呈电性连接。作为本专利技术再进一步的方案：所述变频驱动系统输出三相交流电以启动三相变频交流主电机和散热电机。作为本专利技术再进一步的方案：所述变频驱动系统的主要构件双向变换器以及各变频器组成一个RS485通信网络。作为本专利技术再进一步的方案：所述主电机和散热电机的启停分别通过人机触摸屏、端子或RS485通信网络进行受控。作为本专利技术再进一步的方案：所述变频驱动系统设计主电机变频器采用SVC控制方式驱动主电机，散热电机变频器5V/F控制方式驱动散热电机。作为本专利技术再进一步的方案：当所述主电机和散热电机处于制动状态时即负转矩下，变频驱动系统通过制动单元分配器进行能量回收分配。一种新能源齿轨车变频驱动系统的设计方法，其设计方法包括以下步骤：步骤1、主电机变频器采用SVC控制方式驱动三相交流主电机恒速运行，转速2000r/min，整个机车电控系统设计机车正常使用时通过端子控制电机启停，调试时通过触摸屏控制电机启停，电机处于制动状态，由外置制动单元分配优先对超级电容充电再消耗多余能量；步骤2、散热电机变频器采用V/F控制方式，输出电压380V/50HZ驱动主电机风扇电机、散热电机分别以额定转速运行；步骤3、制动单元由制动单元分配器和制动电阻组成，对各三相交流电机的制动回馈能量进行回收和处理；步骤4、人机触摸屏通过连接双向变换器和各变频器，组成RS485通讯网络，并且支持变频器状态显示和变频器的控制指令发出。本专利技术的有益效果是：该新能源齿轨车变频驱动系统及其设计方法设计合理，采用超级电容作为新能源齿轨车动力系统的动力源，且所述超级电容容量为48KWH，额定输出电压430V-570V，额定充放电流400A，具有循环寿命长、耐高温、支持快充，并且本身无污染等特点，满足矿山公园的特殊使用要求，进而能够代替传统的蓄电池组或大型发电机，变频驱动系统输出三相交流电以启动三相变频交流主电机和散热电机，系统没有延续使用新能源中常用的直流电机，而是考虑到新能源齿轨车使用环境和成本、后期维护等因素，选用三相交流电机，变频驱动系统的主要构件双向变换器以及各变频器组成一个RS485通信网络，保证变频驱动系统数据高的传输效率和抗干扰能力，主电机和散热电机的启停分别通过人机触摸屏、端子或RS485通信网络进行受控，便于进行操作使用，变频驱动系统设计主电机变频器采用SVC控制方式驱动主电机，散热电机变频器5V/F控制方式驱动散热电机，具有较高的控制精准度以及较高的采用性价比，经实际使用效果验证，其在提升矿山公园新能源矿辅助运输设备的智能化、安全保障、使用舒适性等方面有显著作用，为新能源辅助运输设备提供不可或缺的可靠动力。附图说明图1为本专利技术系统组成示意图。图中：1、上电缓冲回路，2、电抗器，3、双向变换器，4、主电机变频器、5、散热电机变频器，6、制动单元，7、人机触摸屏，8、RS485通信网络、9、制动单元分配器，10、制动电阻，11、超级电容，12、主电机和13、散热电机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，一种新能源齿轨车变频驱动系统，包括变频驱动系统，所述变频驱动系统包括上电缓冲回路1、电抗器2、双向变换器3、主电机变频器4、散热电机变频器5、制动单元6、人机触摸屏7，以及由主要控制构件双向变换器以及各变频器组成的RS485通信网络8，所述制动单元5由制动单元分配器9和制动电阻10组成；所述上电缓冲回路1的一端通过电抗器2与双向变换器3的一端呈电性连接，所述双向变换器3的另一端与主电机变频器4的一端呈电性连接，所述散热电机变频器5的一端与制动单元6进行电性连接，所述人机触摸屏7通过RS485通信网络8分别与主电机变频器4和散热电机变频器5呈无线信号连接。进一步的，在本专利技术实施例中，所述变频驱动系统采用超级电容11作为新能源齿轨车动力系统的动力源，且所述超级电容11容量为48KWH，额定输出电压430V-570V，额定充放电流400A，且所述超级电容11与上电缓冲回路1呈电性连接，具有循环寿命长、耐高温、支持快充，并且本身无污染等特点，满足矿山公园的特殊使用要求，进而能够代替传统的蓄电池组或大型发电机。其中，上电缓冲回路1执行从超级电容11输出电源至变频驱动系统的通断动作，以防止瞬间冲击电流过大而造成通电对变频系统的破坏性冲击，上电缓冲执行的控制信号来自于机车启动时变压器输出低压电源DC24V，此低压电源接通后10S其应缓冲完毕，变频系统得电，缓冲回路额定数值应高于超级电容11的额定电压及电流值，设计为电压>600VDC，电流>400ADC进一步的，在本专利技术实施例中，所述变频驱动系统输出三相交流电以启动三相变频交流主电机12和散热电机13，系统没有延续使用新能源中常用的直流电机，而是考虑到新能源齿轨车使用环境和成本、后期维护等因素，选用三相交流电机。进一步的，在本专利技术实施例中，所述变频驱动系统的主要构件双向变换器3以及各变频器组成一个RS485通信网络8，保证变频驱动系统数据高的传输效率和抗干扰能力。其中，双向变换器3负责超级电容11放电和主电机12制动再生能量回馈的管理。主电机12正向运转时，双向变换器3通过前端电抗器将超级电容11输出电压升压至600V后转换为高压直流输出至各电机的控制变频器，且当动力源超级电容11输出电压低于420V时，双向变换器3自动控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源齿轨车变频驱动系统，包括变频驱动系统，其特征在于：所述变频驱动系统包括上电缓冲回路(1)、电抗器(2)、双向变换器(3)、主电机变频器(4)、散热电机变频器(5)、制动单元(6)、人机触摸屏(7)，以及由主要控制构件双向变换器以及各变频器组成的RS485通信网络(8)，所述制动单元(6)由制动单元分配器(9)和制动电阻(10)组成；所述上电缓冲回路(1)的一端通过电抗器(2)与双向变换器(3)的一端呈电性连接，所述双向变换器(3)的另一端与主电机变频器(4)的一端呈电性连接，所述散热电机变频器(5)的一端与制动单元(6)进行电性连接，所述人机触摸屏(7)通过RS485通信网络(8)分别与主电机变频器(4)和散热电机变频器(5)呈无线信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种新能源齿轨车变频驱动系统，包括变频驱动系统，其特征在于：所述变频驱动系统包括上电缓冲回路(1)、电抗器(2)、双向变换器(3)、主电机变频器(4)、散热电机变频器(5)、制动单元(6)、人机触摸屏(7)，以及由主要控制构件双向变换器以及各变频器组成的RS485通信网络(8)，所述制动单元(6)由制动单元分配器(9)和制动电阻(10)组成；所述上电缓冲回路(1)的一端通过电抗器(2)与双向变换器(3)的一端呈电性连接，所述双向变换器(3)的另一端与主电机变频器(4)的一端呈电性连接，所述散热电机变频器(5)的一端与制动单元(6)进行电性连接，所述人机触摸屏(7)通过RS485通信网络(8)分别与主电机变频器(4)和散热电机变频器(5)呈无线信号连接。2.根据权利要求1所述的一种新能源齿轨车变频驱动系统，其特征在于：所述变频驱动系统采用超级电容(11)作为新能源齿轨车动力系统的动力源，且所述超级电容(11)容量为48KWH，额定输出电压430V-570V，额定充放电流400A，且所述超级电容(11)与上电缓冲回路(1)呈电性连接。3.根据权利要求1所述的一种新能源齿轨车变频驱动系统，其特征在于：所述变频驱动系统输出三相交流电以启动三相变频交流主电机(12)和散热电机(13)。4.根据权利要求1所述的一种新能源齿轨车变频驱动系统，其特征在于：所述变频驱动系统的主要构件双向变换器(3)以及各变频器组成一个RS485通信网络(8)。5.根据权利要求1或3所述的一种新能源齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪秀，任可，潘力天，朱鹏，何宁宁，李军伟，周迪，范芳飞，苗生，宋冠军，杜建宾，
申请(专利权)人：沙尔夫矿山机械徐州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32