一种电驱非开挖装备的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电能驱动的非开挖装备的控制系统，驱动系统由外部电源，断路器，发电机组，整流器，直流母线，电机控制器，电机，制动单元和制动电阻组成；外部电源或发动机组提供的三相交流电源经过断路器提供给整流器，整流器将交流电转化为直流电源，直流电源提供给电机控制器，电机控制器给电机提供电源；中央控制系统由旋转手柄，推拉手柄，机械手动作信号，夹持器动作信号，机械手阀组，夹持器阀组，冷却系统，行走系统，控制器，显示屏，整流器和电机控制器构成；控制器与电机控制器，显示屏通过现场总线连接。现场总线连接。现场总线连接。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱非开挖装备的控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及非开挖装备领域，特别是一种电驱非开挖装备的控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]非开挖装备用于对铁路、公路、河流、建筑物及其它特定场所供水、供电、石油管道等的铺设，非开挖装备具有使用范围广，施工速度快，不污染环境，不破坏地面等特点， 在基础设施建设中发挥越来越重要的作用。
[0003]传统的非开挖装备以柴油发动机为动力源，发动机驱动液压泵，泵为液位系统提供动力，液压系统驱动整个设备的动作。柴油发动机作为动力源，噪音大，能耗高；本专利提供一种电驱装备的控制系统及控制方法，降低了能耗，降低了环境污染，解决了传统非开挖装备的痛点，实现非开挖装备扭矩控制的自适应，提高系统响应率，使系统能够很快响应负载的变化，并使设备启动、停止运行平稳，减少系统运行时的冲击。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，在于提供一种电驱非开挖装备的控制系统及控制方法。
[0005]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种电能驱动的非开挖装备的控制系统：该非开挖装备包括随车吊（10），夹持器（20），机械手（30），动力头（40），控制柜（50），大梁（60），电机（70）及底盘（80）构成；控制系统包括驱动系统和中央控制系统组成；驱动系统由外部电源（1），断路器（2），发电机组（3），整流器（4），直流母线（5），电机控制器（6），电机（7），制动单元（8）和制动电阻（9）组成；外部电源或发动机组提供的三相交流电源经过断路器提供给整流器，整流器将交流电转化为直流电源，直流电源提供给电机控制器，电机控制器给电机提供电源；中央控制系统由旋转手柄，推拉手柄，机械手动作信号，夹持器动作信号，机械手阀组，夹持器阀组，冷却系统，行走系统，控制器，显示屏，整流器和电机控制器构成。
[0006]控制器与电机控制器，显示屏通过现场总线连接。
[0007]作为本专利技术的优选技术方案，进一步的：前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，外部电源（1）为市电和发电机组双电源供电中的一张或两种。
[0008]前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，储能系统为储能电容或畜电池或蓄电池组。
[0009]前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，制动单元包括至少一组制动电阻。
[0010]前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，控制器与整流器，显示屏，电机控制器采用CAN总线通讯或Profibus
‑
DP总线或Modbus总线。
[0011]前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，推拉手柄为模拟量手柄或总线手柄，旋转手柄为模拟量手柄或总线手柄。
[0012]前述的电能驱动的非开挖装备的控制系统，整流器能够独立与控制器连接。
附图说明
[0013]图1为非开挖装备的结构图；图2为动力头的结构图；图3为驱动系统的一种系统方案示意图；图4为驱动系统的另一种系统方案示意图；图5为中央控制系统的方案示意图；图6为系统网络拓扑图；图7为总线控制方案示意图。
具体实施方式
[0014]为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。
[0015]该非开挖装备如图1所示， 由随车吊（10），夹持器（20），机械手（30），动力头（40），控制柜（50），大梁（60），电机（70）及底盘（80）构成。
[0016]如图2所示，动力头（40）由旋转电机（410），旋转减速机（420），旋转调速机构（430），推拉电机（440），推拉减速机（450），推拉变速机构（460）构成。
[0017]该非开挖装备控制系统由驱动系统和中央控制系统组成，其中驱动系统方案一如图3所示，驱动系统由市电即外部电源（1），断路器（2），发电机组（3），整流器（4），直流母线（5），电机控制器（6），电机（7），制动单元（8）和制动电阻（9）组成。
[0018]外部电源或发动机组提供的三相交流电源经过断路器提供给整流器，整流器将交流电转化为直流电源，直流电源提供给电机控制器，电机控制器给电机提供电源。
[0019]该非开挖控制装备的动力源主要由市电供应，也可由发电机组提供，发电机组和市电供电分别由中央控制系统控制，一个电源故障时另一个电源在系统设定时间内自动切换为系统提供电源。
[0020]整流器为旋转电机和推拉电机提供直流电源，旋转电机、推拉电机共用直流母线。共用直流母线使系统比传统驱动更加节能，该非开挖设备工作时旋转电机、推拉电机同时工作，停止运行时旋转电机、推拉电机分别停机。推拉电机运行时，旋转电机停机时瞬间产生反向电动势，反向电动势经过电机回路形成电流，产生的电能通过旋转电机控制器反馈到直流母线，直流母线上的电能通过推拉电机控制器为推拉电机驱动提供能量。同样，旋转电机运行时，推拉电机停止或反向运行时，推拉电机停止产生反向电动势，同样推拉电机停止产生的电能通过推拉电机控制器反馈到直流母线，直流母线为旋转电机提供能量。
[0021]电机控制器具有控制和驱动功能，驱动电机的运行，同时检测电机的运行状态，频率、电流及输出扭矩，控制电机的启动、停止、运行频率及输出扭矩按设定的曲线或参数运行。
[0022]电机为永磁同步电机，或三相异步电机。永磁同步电机自带温度传感器及编码器，能够实时检测电机运行时的温度及电机主轴的位置。
[0023]制动单元自动检测直流母线的状态，电机停止运行瞬间产生的反向能量通过电机
控制器到直流母线，直流母线上电压超过设定值时，制动单元动作，制动电阻开始工作，消耗多余的能量。直流母线电压在正常范围时，制动单元关闭动作，制动电阻不工作。
[0024]该非开挖装备控制系统由驱动系统和中央控制系统组成，其中驱动系统方案二如图4所示，驱动系统市电即外部电源（1），断路器（2），发电机组（3），整流器（4），直流母线（5），电机控制器（6），电机（7），储能系统（8）组成。
[0025]该方案采用储能系统，电机停止运行或减速运行时产生的能量被储能系统进行回收，减少系统对整流器和电机控制器的冲击，电机启动时需要较大的启动电流，储能系统能够释放能量，减少对整流器的冲击。储能系统即可以减少冲击，又能回收能量，能够调节系统中电能的质量，延长整流器、电机控制器的使用寿命。
[0026]该储能系统可以是储能电容，也可以是电池组。
[0027]中央控制系统如图5所示，控制器是整个设备的控制中心，控制器是采用车辆专用控制器，防护等级高，运算能力强，能满足系统实时性强，控制器是该设备的控制中心，控制整个系统的运行。
[0028]推拉旋转控制，设备运行时控制器接收旋转手柄的信号，按系统设定的转速模式或扭矩模式通过总线控制旋转电机的运行。控制器接收推拉手柄的信号，按系统设定的控制模式，转速模式或扭矩模式控制推拉电机的运行。同时控制器通过总线读取推拉电机和旋转电机的运行状态参数，运用模糊PID算法，接和专家知识实时调整PID参数，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电能驱动的非开挖装备的控制系统：其特征在于，该非开挖装备包括随车吊（10），夹持器（20），机械手（30），动力头（40），控制柜（50），大梁（60），电机（70）及底盘（80）构成；控制系统包括驱动系统和中央控制系统组成；所述驱动系统由外部电源（1），断路器（2），发电机组（3），整流器（4），直流母线（5），电机控制器（6），电机（7），制动单元（8）和制动电阻（9）组成；外部电源或发动机组提供的三相交流电源经过断路器提供给整流器，整流器将交流电转化为直流电源，直流电源提供给电机控制器，电机控制器给电机提供电源；中央控制系统由旋转手柄，推拉手柄，机械手动作信号，夹持器动作信号，机械手阀组，夹持器阀组，冷却系统，行走系统，控制器，显示屏，整流器和电机控制器构成；控制器与电机控制器，显示屏通过现场总线连接。2.根据权利要求1所述的电能驱动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤钢，王卫平，王超文，程熙，
申请(专利权)人：江苏谷登重型机械装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：