電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山機(jī)械電氣控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于電動(dòng)輪礦山車的模塊式整車電氣控制裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)礦山上在用的大多數(shù)電動(dòng)輪礦山車電傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口，而國內(nèi)一些公司研發(fā)的變流器已成功在電動(dòng)輪礦山車上得到應(yīng)用，但整車電氣控制模塊一直未能形成產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。整車電氣控制模塊依賴進(jìn)口在一定程度上限制了國內(nèi)控制技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)進(jìn)口產(chǎn)品成本較高，在調(diào)試過程中出現(xiàn)問題比較難以協(xié)調(diào)解決。另外，國外產(chǎn)品的售后服務(wù)和配件供應(yīng)的時(shí)間和價(jià)格成本都比較高。
[0003]因此，研制一種適用于國內(nèi)研發(fā)的變流器平臺(tái)，功能更加全面、完善的國產(chǎn)化電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置及系統(tǒng)成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置及系統(tǒng)，功能完善，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪礦山車的整車電氣控制功能，同時(shí)整體結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格適中、性價(jià)比高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置，包括：
處理板，用于實(shí)現(xiàn)礦山車的數(shù)據(jù)讀取、邏輯控制、開關(guān)量輸出、頻率信號(hào)輸出和數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能；
與所述處理板相連的IO板，用于完成所述礦山車的開關(guān)量輸入檢測(cè)、開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)、模擬量采集、頻率信號(hào)檢測(cè)和頻率量輸出功能。
[0006]優(yōu)選的，所述IO板進(jìn)一步包括邏輯處理單元、信號(hào)處理及隔離輸入單元和信號(hào)處理及隔離輸出單元。所述信號(hào)處理及隔離輸入單元、信號(hào)處理及隔離輸出單元均通過所述邏輯處理單元與所述處理板相連。
[0007]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理及隔離輸入單元進(jìn)一步包括分別與所述邏輯處理單元相連的頻率信號(hào)檢測(cè)單元、數(shù)字量輸入單元和模擬量輸入單元；
所述頻率信號(hào)檢測(cè)單元采集包括柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和礦山車前輪轉(zhuǎn)速在內(nèi)的外圍傳感器輸入頻率信號(hào)，并經(jīng)所述邏輯處理單元處理后輸出至所述處理板；
所述數(shù)字量輸入單元采集包括礦山車前進(jìn)、后退、電緩行開關(guān)和跛行回家開關(guān)在內(nèi)的邏輯信號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后通過所述邏輯處理單元輸出至所述處理板，以實(shí)現(xiàn)所述礦山車包括前進(jìn)、后退、下坡恒速制動(dòng)和跛行返回在內(nèi)的功能；
所述模擬量輸入單元采集包括礦山車油門踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、柴油機(jī)油量、柴油機(jī)油壓在內(nèi)的模擬量信號(hào)，并經(jīng)所述邏輯處理單元處理后輸出至所述處理板，以實(shí)現(xiàn)所述礦山車包括功率控制、故障保護(hù)在內(nèi)的功能。
[0008]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理及隔離輸出單元進(jìn)一步包括分別與所述邏輯處理單元相連的頻率輸出單兀和數(shù)字量輸出單兀;
所述頻率輸出單元輸出頻率及占空比可調(diào)的PWM波，對(duì)所述礦山車的柴油機(jī)進(jìn)行調(diào)速；
所述數(shù)字量輸出單元輸出緊急故障信號(hào)和綜合報(bào)警信號(hào)。
[0009]本發(fā)明還另外具體提供了一種基于上述裝置的電動(dòng)輪礦山車電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，電動(dòng)輪礦山車電氣控制系統(tǒng)，包括:ECU、DCU、變流器、發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、制動(dòng)電阻和牽引電機(jī)，以及如上所述的電氣控制裝置。所述柴油機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電，所述電氣控制裝置通過所述ECU控制所述發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，由所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過所述變流器進(jìn)行交直交變換后輸出至所述牽引電機(jī)，驅(qū)動(dòng)所述牽引電機(jī)運(yùn)行。所述電氣控制裝置通過所述DCU控制所述變流器對(duì)輸入交流電進(jìn)行交直交變換，所述制動(dòng)電阻與所述變流器中的逆變器相連，用于消耗所述礦山車制動(dòng)過程中多余的電能。
[0010]優(yōu)選的，所述處理板進(jìn)一步包括牽引/制動(dòng)特性控制模塊，所述牽引/制動(dòng)特性控制模塊通過所述1板采集礦山車前進(jìn)、后退信號(hào)，以及油門踏板、制動(dòng)踏板信號(hào)，生成給定目標(biāo)電壓信號(hào)，由所述1板通過CAN總線將所述給定目標(biāo)電壓信號(hào)輸出至DCU，并由所述DCU驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器和接觸器，完成電氣牽引/制動(dòng)電路加載轉(zhuǎn)換控制。
[0011]優(yōu)選的，所述處理板進(jìn)一步包括自負(fù)荷特性控制模塊，當(dāng)所述1板采集到司機(jī)閉合自負(fù)荷開關(guān)，將所述礦山車設(shè)置為自負(fù)荷工況，所述自負(fù)荷特性控制模塊通過所述1板利用CAN總線將自負(fù)荷工況命令發(fā)送給所述DCU，由所述DCU驅(qū)動(dòng)變流器中逆變器的斬波IGBT閉合，將制動(dòng)電阻接入所述逆變器和整流器之間的中間直流回路。所述自負(fù)荷特性控制模塊根據(jù)油門踏板信號(hào)通過所述1板輸出控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，并通過所述柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制發(fā)電機(jī)的電壓輸出，使得所述制動(dòng)電阻消耗的功率與當(dāng)前轉(zhuǎn)速下所述柴油機(jī)的輸出功率相匹配。
[0012]優(yōu)選的，所述處理板進(jìn)一步包括柴油機(jī)控制模塊，所述柴油機(jī)控制模塊通過所述1板采集油門踏板、制動(dòng)踏板和制動(dòng)速度設(shè)定信號(hào)，根據(jù)所述油門踏板、制動(dòng)踏板和制動(dòng)速度設(shè)定信號(hào)生成所述柴油機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，通過通過所述1板直接給定115Hz?382Hz的頻率信號(hào)輸出至柴油機(jī)控制器，最終由所述柴油機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)所述柴油機(jī)的調(diào)速。所述柴油機(jī)控制器采集柴油機(jī)的油量、油壓傳感信號(hào)，所述柴油機(jī)控制模塊通過所述1板利用CAN總線與所述柴油機(jī)控制器進(jìn)行通訊。當(dāng)所述柴油機(jī)發(fā)生故障時(shí)，所述柴油機(jī)控制器通過所述1板向所述柴油機(jī)控制模塊發(fā)送柴油機(jī)故障信號(hào)，由所述柴油機(jī)控制模塊輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈和蜂鳴器提醒駕駛員，并執(zhí)行包括柴油機(jī)降功、卸載和停機(jī)在內(nèi)的操作。
[0013]優(yōu)選的，所述處理板進(jìn)一步包括礦山車控制模塊，所述礦山車控制模塊通過所述1板采集礦山車前進(jìn)、后退信號(hào)，通過所述1板利用CAN總線將所述礦山車前進(jìn)、后退信號(hào)傳送至所述DCU，由所述DCU控制所述礦山車運(yùn)行方向的轉(zhuǎn)變。當(dāng)所述礦山車運(yùn)行時(shí)，所述礦山車控制模塊通過所述1板檢測(cè)所述礦山車的前輪轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)所述變流器的中間直流回路的中間電壓，對(duì)所述礦山車的運(yùn)行速度進(jìn)行限制。
[0014]優(yōu)選的，所述電氣控制系統(tǒng)還包括舉升油缸和貨箱，所述礦山車控制模塊通過所述1板向所述DCU輸出控制信號(hào)，并由所述DCU控制所述舉升油缸帶動(dòng)所述貨箱動(dòng)作。所述礦山車控制模塊根據(jù)所述1板采集到的貨箱舉升控制桿狀態(tài)控制所述舉升油缸的動(dòng)作，所述貨箱舉升控制桿狀態(tài)包括下降、浮動(dòng)、舉升、保持四個(gè)狀態(tài)；當(dāng)所述貨箱處于舉升狀態(tài)時(shí)，所述礦山車的運(yùn)行速度限制為O。當(dāng)所述貨箱處于舉升狀態(tài)，超越開關(guān)被按下時(shí)，所述礦山車的運(yùn)行速度限制為不高于8km/h。所述礦山車空載時(shí)的運(yùn)行速度限制為不高于65km/ho所述礦山車額定載荷時(shí)的運(yùn)行速度限制為不高于45km/h。所述礦山車過載時(shí)的運(yùn)行速度限制為不高于16km/h。所述礦山車反向運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行速度限制為不高于8km/h。
[0015]通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置及系統(tǒng)，具有如下有益效果:
本發(fā)明電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置及系統(tǒng)功能完善，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪礦山車的整車電氣控制功能，同時(shí)整體結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格適中、性價(jià)比高。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的實(shí)施例。
[0017]圖1是本發(fā)明電動(dòng)輪礦山車電氣控制裝置一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)組成示意圖； 圖2是本發(fā)明電動(dòng)輪礦山車電