一种直流架线式准轨工矿电机车斩波调速控制系统技术方案

一种直流架线式准轨工矿电机车斩波调速控制系统，其包括PLC逻缉控制 器、采用微机控制的IGBT斩波组件，所述PLC逻缉控制器的输出端与IGBT 斩波组件的微机控制装置输入端连接，PLC逻缉控制器与所述微机控制装置的 通讯采用RS485通讯接口；IGBT元件设有热管散热器，驱动电路为IGD515驱 动模块配光纤传输线，主电路为二相不重斩波调压线路；IGBT驱动信号及过流 保护采用光纤接头。采用本实用新型专利技术的电机车，性能可靠、节能、维护简便。 节电10％～25％；运行时电机车具有良好的舒适性；实现无级连续速度调节，平 滑性好；提高牵引力10％以上；牵引起动运行平稳，制动减速运行平稳，并可 在线显示电机车运行参数及故障诊断信息。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种直流架线式准轨工矿电机车斩波调速控制系统，尤其是涉及一种用于煤炭与冶金露天矿或工厂企业内部的直流1500V架线式准轨铁 路运输的电机车斩波调速控制系统。
技术介绍
目前矿山用架线电机车的调速方式为直流电阻调速。其主要特点是采用电 阻降压调速，在任何环境下能保证系统工作的可靠性。其主要缺陷是，有触点 接触带电弧，系统能耗高，维护费用多通过电阻的切换控制起动与调整速度， 起动电流很大，电能消耗极大；线路压降大，起动牵引力降低，司机操作劳动 强度大。现有斩波调速采用直接调压调速，相对于电阻调速，具有起动平稳、 节能、无弧区、维护费用低的优点，但系统的可靠性相对不如电阻调速。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有架线电机车调速控制系统存在的缺陷，提供一种运行可靠，能耗较低，使用成本低的直流架线式准轨工矿电 机车斩波调速控制系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是其包括PLC逻缉控制器、采用微机控制的IGBT斩波组件，所述PLC逻缉控制器的输出端与IGBT斩波 组件的微机控制装置输入端连接，PLC逻缉控制器与所述微机控制装置的通讯 采用RS485通讯接口 ； IGBT元件设有热管散热器，驱动电路为IGD515驱动模 块配光纤传输线，主电路为二相不重斩波调压线路；IGBT驱动信号及过流保护 采用光纤接头。本技术使用之IGBT为自关断全控型电力电子器件，仅一个IGBT元件加上驱动模块及风冷热管散热器就构成斩波器功率单元，无需吸收缓冲电路或其它任何辅助器件，与传统的SCR斩波器相比，省去了换流电感、电容等复杂 的换流元件，与GTO斩波器相比，省去了吸收缓冲电路，并且驱动电路简单， 简化了系统的结构和体积縮小，运营可靠性提高，用户维护方便。采用本技术的电机车，性能可靠、节能、维护简便。节约电能与电 阻调速方式机车相比，起动电流减少，网压提高，减少压降损耗，节电10% 25%;同时，由于电流恒定，运行时电机车具有良好的舒适性；实现电机车无级 连续速度调节，平滑性好，有效的利用粘着极限，提高牵引力10%以上；牵引起动运行平稳，制动减速运行平稳，并可在线显示电机车运行参数及故障诊断 信息。附图说明图1是本技术一实施例的控制原理图； 图2图1所示实施例的斩波器电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。参照图l，本实施例为六相不重直流斩波调速系统，每相斩波器相差60。；包括PLC逻缉控制器、采用微机控制的IGBT斩波组件，所述PLC逻缉控制器 的输出端与IGBT斩波组件的微机控制装置输入端连接，PLC逻缉控制器和微机 控制装置为上下位机控制模式；PLC逻缉控制器为上位机，承担电传动系统控 制电路功能，微机控制装置为下位机控制单元， 一台微机控制装置控制两台电 机，即架控方式的电压、电流双闭环实时调节控制单元；PLC逻缉控制器采用 三菱FX2N系列PLC及彩色触摸显示屏，通信用一主三从的串行通信方式，PLC 逻缉控制器为主机，三个斩波单元的单片机为从机，自带RS422通讯接口接入 两台触摸显示屏，扩展的RS485通讯接口与三台微机控制装置构成总线通讯模 式，组成RS485总线通信网，可在线显示电机车运行状态及故障自诊断信息；IGBT元件设有热管散热器，驱动电路为IGD515驱动模块配光纤传输线，主电 路为二相不重斩波调压线路；IGBT驱动信号及过流保护采用光纤接头。两路脉冲速度输入信号X0.0 X0.1， 15路110V开关量输入信号通过 110V/24V端子式继电器隔离输入信号X1.0 X2.6， 44路24V开关量输入信号直 接输入，其中微机控制装置反馈信号X3.0 X4.6、接触器确认信号X5.0-X7.6和 参数转换信号X0.4 X0.7及X8.0 X8.2， 一路AD速度输入信号；输出信号有 22路继电器隔离开关量输出信号，16路开关量输出信号给微机装置，其中7路 微机装置通用信号，3X3路微机装置独立信号。参照图2，斩波器电路构成以一台转向架为例，主电路采用二相不重交叉 励磁电阻制动线路。电路结构简单，牵引、制动转换容易，司机控制器牵引、 制动与方向手柄具有机械互锁功能，当方向操作手柄未合时，牵引、制动手柄 锁住，同时方向手柄兼作司机控制器的钥匙。当合上方向手柄时，Ql转换为要 求的行车方向。牵引工况图示Q3转换开关位置为牵引状态，当QF闭合，KM1 闭合时，构成牵引回路，当斩波器V1及V2开通时，牵引电动机为牵引拖动运 行状态。制动工况Q3转换开关转换为制动状态，当斩波器V1及V2开通时， 牵引电动机进入电阻能耗电气制动状态运行。该斩波器主电路结构简单，牵引、 制动转换容易，起动加速和制动减速平稳。参照图2，斩波器电路构成以一台转向架为例，主电路采用二相不重交叉 励磁电阻制动线路，主要由进线滤波预充电路、保护电路、行车方向牵引制动 转换电路、制动电阻构成；进线滤波电路包括SVO、 SV3电压传感器、KM2预 充接触器、RC1预充电阻、LF1滤波电抗器、Cl-2滤波电容器、SCR阻塞可控 硅(包含驱动板)、VD阻塞二极管；保护电路包括SCO电流传感器、FU熔断器、 KM4-KM5保护接触器；牵引制动转换电路包括QZ1-QZ2牵弓I、制动转换开关、 KM1牵引接触器、KM3制动接触器；VTI-VT2IGBT功率单元，包括热管散热 器、冷却风机、IGBT模块及驱动板；此外，还有FX1-FX2行车方向转换开关、RZ1-RW2制动及平衡电阻、Ml-M2牵引电机、SV1-SV2、 SC1-SC2电压、电流传感器。电路结构简单，牵引、制动转换容易，司机控制器牵引、制动与方向手柄 具有机械互锁功能，当方向操作手柄未合时，牵引、制动手柄锁住，同时方向 手柄兼作司机控制器的钥匙。当合上方向手柄时，Ql转换为要求的行车方向。 牵引工况图示Q3转换开关位置为牵引状态，当QF闭合，KM1闭合时，构成 牵引回路，当斩波器V1及V2开通时，牵引电动机为牵引拖动运行状态。制动 工况Q3转换开关转换为制动状态，当斩波器V1及V2开通时，牵引电动机进 入电阻能耗电气制动状态运行。该斩波器主电路结构简单，牵引、制动转换容 易，起动加速和制动减速平稳。本技术由于采用直流斩波调速，采用微机控制的IGBT斩波组件，相 对于现有直流电阻调速方式，具有以下优点第一，实现牵引、制动工况恒力 矩调节和电阻电气制动控制，电机车无级连续速度调节，平滑性好，有效地利 用粘着极限，使牵引起动运行平稳，制动减速运行平稳，提高电机车牵引力； 第二， IGBT驱动信号及过流保护采用光纤接头，采用光纤传输信号，解决了驱 动脉冲信号抗干扰和远距离传输；第三，在线显示电机车运行状态及故障自诊 断信息，实现无触点控制模式；第四，性能可靠，由于减少了电阻及电空接触 器，减少备件消耗，降低了设备故障率，减少了维修量，实现免维护和少维护， 提高了作业率；司机操作方便。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流架线式准轨工矿电机车斩波调速控制系统，其特征在于：包括ＰＬＣ逻缉控制器、采用微机控制的ＩＧＢＴ斩波组件，所述ＰＬＣ逻缉控制器的输出端与ＩＧＢＴ斩波组件的微机控制装置输入端连接，ＰＬＣ逻缉控制器与所述微机控制装置的通讯采用ＲＳ４８５通讯接口；ＩＧＢＴ元件设有热管散热器，驱动电路为ＩＧＤ５１５驱动模块配光纤传输线，主电路为二相不重斩波调压线路；ＩＧＢＴ驱动信号及过流保护采用光纤接头。

【技术特征摘要】
1. 一种直流架线式准轨工矿电机车斩波调速控制系统，其特征在于包括PLC逻缉控制器、采用微机控制的IGBT斩波组件，所述PLC逻缉控制器的输出端与IGBT斩波组件的微机控制装置输入端连接，PLC逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王湘涛，钟扬志，刘柏，林镇鉴，羊祥云，
申请(专利权)人：王湘涛，钟扬志，刘柏，林镇鉴，羊祥云，
类型：实用新型
国别省市：43