[实用新型]一种矿用牵引机车直流电机驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流电机领域，特别涉及一种矿用牵引机车直流电机驱动器。

背景技术

随着煤矿生产的发展和节能意识的增强，矿用牵引电机车采用串激电阻调速方式的弊端越来越明显，比如：其电阻本身的能耗始终无法解决，造成能源浪费；机械传动不能实现软启动，启动时冲击较大，不仅对传动结构有害，而且挂车时也很不安全；电机车运行时带负荷切换，触头承受冲击电流较大，容易短路烧损，从而增大维修量和材料消耗；只有一个空气开关保护，安全性差等。因此迫切需要一种新型的直流电机驱动器对原有电动车驱动器进行更新换代，来适应现代采煤业对高效节能的要求，并促进现代采矿技术的发展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、运行可靠的矿用牵引机车直流电机驱动器。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种矿用牵引机车直流电机驱动器，包括主电路和控制电路，所述主电路包括依次串接的直流电源、空气开关、充电电阻、滤波电容、H桥斩波电路、直流电机，所述控制电路包括DSP控制器、IGBT驱动电路、信号采样电路和接触器，所述信号采样电路的输入端与主电路相连，信号采样电路的输出端与DSP控制器相连，DSP控制器与IGBT驱动电路、接触器相连，IGBT驱动电路与H桥斩波电路相连，所述接触器的常开触点并接在充电电阻两端。

上述矿用牵引机车直流电机驱动器，所述信号采样电路包括电压检测单元、电流检测单元、速度检测单元、前进后退检测单元，所述电压检测单元并接在滤波电容两端，电压检测单元的输出端与DSP控制器相连，电流检测单元串接在主电路中，电流检测单元的信号输出端与DSP控制器相连，速度检测单元、前进后退检测单元的输入端与直流电机相连，速度检测单元、前进后退检测单元的输出端与DSP控制器相连。

上述矿用牵引机车直流电机驱动器，所述控制电路还包括辅助电源，辅助电源输入端接在空气开关与充电电阻之间，辅助电源的输出端与DSP控制器相连。

上述矿用牵引机车直流电机驱动器，所述控制电路还包括RS485通信模块，DSP控制器与RS485通信模块相连，通过RS485通信模块与上位机实现通讯。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型取消了传统的串电阻调速方式，采用无级调速方式，无级调速原理是改变IGBT的占空比，控制电压大小，无级调速开启时是全电压启动的，并有一个最小限定电压160V左右，确保电机能正常启动起来。然后通过DSP控制器调节占空比的大小来调节输出电压实现无级调速，达到了延长机车了使用寿命和节约电能的效果，实现矿用电机车高效率安全可靠运行。

2、本实用新型的信号采样电路包括电压检测单元、电流检测单元、速度检测单元、前进后退检测单元，能够实时对电机电压、电机电流、电机转速、电机正反转进行检测，当参数异常时，能有效防止电机烧坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括主电路和控制电路，所述主电路包括依次串接的直流电源DC500V、空气开关QF、充电电阻R1、滤波电容C1、H桥斩波电路、直流电机M2，H桥斩波电路包括4个IGBT VT1~VT4和4个续流二极管D1~D4。

所述控制电路包括DSP控制器、IGBT驱动电路、信号采样电路、辅助电源、RS485通信模块和接触器K1，辅助电源输入端接在空气开关QF与充电电阻R1之间，辅助电源的输出端与DSP控制器相连，所述信号采样电路的输入端与主电路相连，信号采样电路的输出端与DSP控制器相连，DSP控制器与IGBT驱动电路、接触器K1相连，IGBT驱动电路与H桥斩波电路相连，所述接触器K1的常开触点并接在充电电阻R1两端。DSP控制器与RS485通信模块相连，通过RS485通信模块与上位机实现通讯。

所述信号采样电路包括电压检测单元、电流检测单元、速度检测单元、前进后退检测单元，所述电压检测单元并接在滤波电容C1两端，电压检测单元的输出端与DSP控制器相连，电流检测单元串接在主电路中，电流检测单元的信号输出端与DSP控制器相连，速度检测单元、前进后退检测单元的输入端与直流电机M2相连，速度检测单元、前进后退检测单元的输出端与DSP控制器相连。

本实用新型的工作原理如下：首先手动闭合空气开关QF，控制电路有电流通过，辅助电源得电后输出24v电源给DSP控制器供电，此时充电电阻充电；充电电阻充电完毕后DSP控制器输出控制信号至接触器K1，接触器K1的线圈得电，接触器K1的常开触点闭合，充电电阻被短路。电机正常启动后由IGBT（VT1~VT4）和续流二极管(D1~D4)组成的H桥斩波电路控制电机M2正反转；首先DSP控制器中EV（事件管理器模块）端输出信号连接IGBT驱动电路输入端，IGBT驱动电路输出端连接IGBT（VT1~VT4）栅极G控制各IGBT通断。当VT1和VT4导通时，电流从电源正极经VT1从左至右穿过电机M2，然后再经VT4回到电源负极，该流向的电流将驱动电机M2顺时针转动。当VT2和VT3导通时，电流从电源正极经VT3从右至左穿过电机M2，然后再经过VT2回到电源负极，该流向的电流将驱动电机M2逆时针转动。电机在运行过程中，信号采样电路中前进后退检测单元检测电机正反转，若检测为前进信号则表示电机正转，检测为后退信号则电机反转。信号采样电路中电压检测单元和电流检测单元将实时检测电机电压和电流的大小，并将检测信号传递给DSP控制器的ADC模块，DSP控制器对信号分析与处理后与设定范围进行比较，若该电流值和电压值高于或低于该范围，DSP控制器控制接触器K1线圈断电，接触器K1常开触点断开，防止驱动器和电机损坏。