[发明专利]电动挖掘机数字直流调速系统

说明书

技术领域

本发明属于电动挖掘机调速系统技术领域，特别是一种电动挖掘机数字直流调速系统。

背景技术

电动挖掘机是我国矿山、水泥行业及水利建筑露天工地用来挖掘矿石和坚硬岩石的大型自动化设备。目前我国矿山电动挖掘机调速控制部分基本上还采用F-D直流电动机调速传动系统。但是F-D直流电动机调速控制系统具有结构复杂，运行费用高，噪音大等方面的缺陷，主要表现为：1.由于磁放大器及磁性触发器是采用磁通量饱和的原理来实现小电流控制大电流，相对于不断革新的大功率晶闸管元器件，其技术已是非常落后，2.F-D直流电动机调速控制系统结构非常复杂，控制线路繁多，维护难度大，由于元件复杂或线路问题经常发生故障，维护很不方便，3.由于采用的是交、直流发电机系统，其能量的转换为电能先转换为机械能，机械能再转换为电能，存在运行成本高，电能耗损较大。

随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，从20世纪30年代起，就开始使用直流调速系统。它的发展过程是这样的：由最早的旋转变流机组控制发展为放大机、磁放大器控制；再进一步，用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速；再后来，用可控整流和大功率晶体管组成的PWM控制电路实现数字化的直流调速，使系统快速性、可控性、经济性不断提高。调速性能的不断提高，使直流调速系统的应用非常广泛。我国直流调速传动装置经历了三个发展阶段:第一阶段，66年~76年可控硅直流调速传动装置应用技术的创始阶段。第二阶段，78年~92年，不少设计、研究、制造单位吸取了前一阶段的经验教训，学习和借鉴国外厂家先进设计经验，表现在三个方面:1.系统设计学习德国西门子公司双环理论及开发MODULPAC. C系列先进设计方法。2.元件筛选及选用上注意了半导体元件质量(特别是印板工艺进行了改革一大板结构)控制系统的可靠性大大提高。3.整机制造技术工艺上的改进。第三阶段，92-2003年，世界各国的外商向开放的中国市场推销技术先进、性能良好的全数字直流调速传动装置，比较典型的是西门子公司6R24-27系列的直流调速传动装置以及ABB公司推出的DCV700系列和英国欧陆公司SSD-590系列3.直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在高性能的拖动技术中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统，目前，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式。未来直流调速将向全数字直流调速控制的趋势发展：首先，随着大功率晶闸管的出现调速系统的体积越来越小，造价能更加低廉且更易稳定。其次，突破能适应不同对象的数字控制器，使各单元更独立易操作。目前提高系统的智能化是迫切的需要，网络化控制与智能化管理使得系统维修成本降低，操作更为简单。

直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。因此，直流调速系统的应用研究有实际意义在工程实践中，有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节并且要求有良好的静、动态性能。由于直流电动机具有极好的运行性能和控制性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地由于全数字直流调速系统的出现，目前，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式。

晶闸管可控整流供电的双闭环直流调速系统是电气传动领域中应用比较广泛，在理论和实践方面都是比较成熟的系统。由于它具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，直流电动机调速系统数字化已经走向实用，其主要特点是：具有信息存储、数据通信的功能；动态参数整理方便；可采用数字滤波来提高系统的抗干扰性能；可采用数字反馈来提高系统的精度；可以方便地设计监控、故障自诊断、故障自动复原程序，以提高系统的可靠性；容易与上位机变化信息；维护方便、降低成本等。在晶闸管可控整流供电的直流调速系统中，采用转速、电流双闭环控制系统，精度很高。

发明内容

本发明的目的在于针对传统的挖掘电机系统存在技术落后、故障高、动态效率低、耗能高等缺点，提供一种电动挖掘机数字直流调速系统，系统采用TMS320LF2407A控制器，驱动大功率晶闸管组成的正反全控桥主回路，在控制回路中将转速反馈与电流反馈信号接入TMS320LF2407A控制器，利用TMS320LF2407A控制器内部丰富的软件功能，编程实现转速与电流的综合反馈；该装置具有价格低、调速性能好、维护方便以及节能显著等优点。