一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车及控制方法技术

本发明专利技术公布一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车及控制方法，属于车辆控制技术。发动机连接永磁发电机，永磁发电机连接电驱系统，电驱系统连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别和轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ连接；电驱系统包括驱动控制器、PWM整流器、逆变器、辅助变频系统、斩波电路、制动电阻；电驱系统根据永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的负载调节永磁发电机的输出功率；在制动时，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ发电向电驱系统提供能量。本发明专利技术连接方式简洁、可靠，采用PWM整流电路，可控性强；永磁电动机低速效率高、能量密度高，控制简单；充分利用永磁电动机制动能量，节能性好，适用性强，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车及控制方法
本专利技术涉及一种电机控制系统，具体是一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车及控制方法，属于车辆控制技术。
技术介绍
随着电机及控制技术的发展，越来越多的大型矿用设备采用电传动方式，包括电动挖掘机、电铲、电动装载机和矿用电传动自卸车。尤其是电传动矿车，在大型矿山土石方运输方面占据了绝对优势。驱动系统简洁，充分利用发动机的控制特性，将发动机转速和功率始终保持在最优，所以矿用电动车辆可以最大化降低车辆能耗，提高运输效率。目前，工程机械生产商都在进行矿用电传动自卸车的研发。电传动自卸车与机械传动自卸车相比，结构简单，维护方便，大大降低了运行成本，提高生产效率。而目前在运行的矿用电传动自卸车主要采用电励磁发电机和交流异步电动机，控制复杂，效率低，尤其电动机在低速运行时发热过多，给散热系统带来很大考验。永磁电机与交流电机相比，体积小，功率密度大、控制简单，效率高，尤其在低速区也能保证较高效率。我国稀土资源丰富，可以充分利用这一优势，发挥永磁电机的优点，提高车辆运行效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车及控制方法，实现对永磁发电机、永磁电动机的有效控制，在制动时充分利用回馈能量支撑辅助系统工作。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，发动机连接有永磁发电机，永磁发电机通过电缆连接有电驱系统，电驱系统通过电缆连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别和轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ连接；所述电驱系统包括驱动控制器、PWM整流器、逆变器、辅助变频系统、斩波电路、制动电阻；所述驱动控制器连接PWM整流器、逆变器，驱动控制器接收永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的转速信息；所述PWM整流器连接永磁发电机、逆变器；所述辅助变频系统、制动电阻连接在PWM整流器、逆变器之间，制动电阻前设有所述斩波电路；所述逆变器分别连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ。其进一步是：所述电驱系统的PWM整流器中集成接触器，控制发电机和电驱系统连接电路的通断；电驱系统通过PWM整流器控制发电机输入驱动系统能量，再通过逆变器分配到永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ。所述电驱系统根据永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的负载调节永磁发电机的输出功率；在制动时，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ发电向电驱系统提供能量。所述发动机和永磁发电机通过弹性联轴器连接，发电机转子采用双轴承结构。所述永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ在制动时向电驱系统输入能量，一部分通过辅助变频系统驱动自卸车辅助系统，一部分通过制动电阻消耗。所述永磁发电机、永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ通过水冷散热。所述电驱系统中辅助变频系统向散热系统提供能量；所述散热系统包括电驱系统散热风机、水冷散热风机和制动电阻散热风机，辅助变频系统根据电驱系统温度、电机水温实时调节散热系统的散热功率。一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车的控制方法，包括如下步骤：在牵引状态时，电驱系统中的PWM整流器根据永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ的功率调节永磁发电机输出功率，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别驱动轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ，带动车辆运转；在制动状态时，PWM整流器控制永磁发电机不向电驱系统提供能量，发电机空载，将发动机转速调整到低怠速；永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ通过电驱系统输出能量，一部分通过辅助变频系统为自卸车辅助系统提供能量，另一部分通过制动电阻消耗。其进一步是：在工作过程中，驾驶员通过开关控制PWM整流器中接触器开通，然后电驱系统判断踏板状态；在牵引状态下，电机转速小于基速Ⅰ时，永磁电动机工作在恒转矩区；电动机转速超过基速Ⅰ，但不超出恒功区结束点Ⅰ时，永磁电动机工作在恒功区；永磁电动机转速超出恒功区结束点Ⅰ，使用弱磁调速，提高永磁电动机转速；在制动状态下，永磁电动机处于发电状态，电机转速小于基速Ⅱ时，永磁电动机工作在恒转矩区；电动机转速超过基速Ⅱ，但不超出恒功区结束点Ⅱ时，永磁电动机工作在恒功区；永磁电动机转速超出恒功区结束点Ⅱ，使用弱磁调速，提高永磁电动机转速；在检修状态下，PWM整流器中接触器断开发电机和电驱系统连接电路，保障检修工作安全。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、发动机和永磁发电机通过弹性联轴器连接，连接方式简洁、可靠；2、永磁发电机和电驱系统之间采用PWM整流电路，可控性强；3、永磁电动机低速效率高、能量密度高，控制简单；4、充分利用永磁电动机制动能量，节能性好；5、永磁电机采用水冷散热，散热功率可调，散热能力好，适用性强，节能效果显著。附图说明图1是本专利技术的结构原理图；图2是本专利技术的控制原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例一结合图1所示，一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，发动机和永磁发电机通过弹性联轴器连接，发电机转子采用双轴承结构。永磁发电机通过电缆连接电驱系统，电驱系统通过电缆连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别和轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ连接。电驱系统包括驱动控制器、PWM整流器、逆变器、辅助变频系统、斩波电路、制动电阻。驱动控制器连接PWM整流器、逆变器，驱动控制器接收永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的转速信息。PWM整流器连接永磁发电机、逆变器。辅助变频系统、制动电阻连接在PWM整流器、逆变器之间，制动电阻前设有所述斩波电路。逆变器分别连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ。电驱系统的PWM整流器中集成接触器，控制发电机和电驱系统连接电路的通断；电驱系统通过PWM整流器控制发电机输入驱动系统能量，再通过逆变器分配到永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ。电驱系统根据永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的负载调节永磁发电机的输出功率；在制动时，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ发电向电驱系统提供能量。永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ在制动时向电驱系统输入能量，一部分通过辅助变频系统驱动自卸车辅助系统，一部分通过制动电阻消耗。永磁发电机、永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ通过水冷散热。电驱系统中辅助变频系统向散热系统提供能量；散热系统包括电驱系统散热风机、水冷散热风机和制动电阻散热风机，辅助变频系统根据电驱系统温度、电机水温实时调节散热系统的散热功率。实施例二一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车的控制方法，在上述实施例一的基础上，包括如下步骤：在牵引状态时，电驱系统中的PWM整流器根据永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ的功率调节永磁发电机输出功率，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别驱动轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ，带动车辆运转；在制动状态时，PWM整流器控制永磁发电机不向电驱系统提供能量，发电机空载，将发动机转速调整到低怠速；永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ通过电驱系统输出能量，一部分通过辅助变频系统为自卸车辅助系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：发动机连接有永磁发电机，永磁发电机通过电缆连接有电驱系统，电驱系统通过电缆连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别和轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ连接；/n所述电驱系统包括驱动控制器、PWM整流器、逆变器、辅助变频系统、斩波电路、制动电阻；/n所述驱动控制器连接PWM整流器、逆变器，驱动控制器接收永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的转速信息；/n所述PWM整流器连接永磁发电机、逆变器；/n所述辅助变频系统、制动电阻连接在PWM整流器、逆变器之间，制动电阻前设有所述斩波电路；/n所述逆变器分别连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：发动机连接有永磁发电机，永磁发电机通过电缆连接有电驱系统，电驱系统通过电缆连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ分别和轮毂系统Ⅰ、轮毂系统Ⅱ连接；
所述电驱系统包括驱动控制器、PWM整流器、逆变器、辅助变频系统、斩波电路、制动电阻；
所述驱动控制器连接PWM整流器、逆变器，驱动控制器接收永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的转速信息；
所述PWM整流器连接永磁发电机、逆变器；
所述辅助变频系统、制动电阻连接在PWM整流器、逆变器之间，制动电阻前设有所述斩波电路；
所述逆变器分别连接永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ。


2.根据权利要求1所述的一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：所述电驱系统的PWM整流器中集成接触器，控制发电机和电驱系统连接电路的通断；电驱系统通过PWM整流器控制发电机输入驱动系统能量，再通过逆变器分配到永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ。


3.根据权利要求2所述的一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：所述电驱系统根据永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ的负载调节永磁发电机的输出功率；在制动时，永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ发电向电驱系统提供能量。


4.根据权利要求2所述的一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：所述发动机和永磁发电机通过弹性联轴器连接，发电机转子采用双轴承结构。


5.根据权利要求2所述的一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：所述永磁电动机Ⅰ、永磁电动机Ⅱ在制动时向电驱系统输入能量，一部分通过辅助变频系统驱动自卸车辅助系统，一部分通过制动电阻消耗。


6.根据权利要求2所述的一种永磁电机牵引矿用电传动自卸车，其特征在于：所述永磁发电机、永磁电动机Ⅰ和永磁电动机Ⅱ通过水冷散热。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗，张亮，谢和平，房康宁，张莉，张亚鹏，王冠，李斌，毛家松，于振华，顾程鹏，
申请(专利权)人：徐州徐工矿业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32