專(zhuān)利名稱(chēng)：直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)。直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速技術(shù)是繼矢量控制變頻技術(shù)后發(fā)展起來(lái)的一種新型具有高性能的交流變頻調(diào)速技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，通用型變頻器在我國(guó)許多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，但在作為牽引電氣傳動(dòng)一個(gè)大領(lǐng)域，礦用牽引電機(jī)車(chē)方面卻為鮮見(jiàn)，國(guó)內(nèi)工礦使用的電機(jī)車(chē)，大都采用直流傳動(dòng)，調(diào)速方式絕大部分采用串并電機(jī)和調(diào)電阻的方法，效率低、耗電多，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用高，成本增加。在控制性能方面，也存在速度沖擊大，低速電制動(dòng)時(shí)電制動(dòng)力不夠的缺點(diǎn)，即便是直流斬波調(diào)速系統(tǒng)依然存在著直流電機(jī)固有的先天缺陷。國(guó)外大多直流調(diào)速系統(tǒng)基本被交流變頻調(diào)速系統(tǒng)取代，交流變頻調(diào)速的礦用電機(jī)車(chē)也得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)工礦電機(jī)車(chē)的調(diào)速系統(tǒng)已到了必須更新?lián)Q代的時(shí)候。至今國(guó)內(nèi)還沒(méi)有此類(lèi)成熟的技術(shù)或產(chǎn)品，國(guó)外的產(chǎn)品價(jià)格貴，而且不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的工礦。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種滿(mǎn)足工礦牽引電機(jī)車(chē)要求的直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速控制系統(tǒng)本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下途徑實(shí)現(xiàn)的一種直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)，它主要由司控器，變頻器，制動(dòng)單元構(gòu)成，司控器把控制信號(hào)通過(guò)線纜傳送給變頻器，同時(shí)變頻器把故障信號(hào)送給司控器顯示。變頻器的控制芯片包含了 FLASH、CAN通信接口、串口通信接口及JTAG接口。本實(shí)用新型的特點(diǎn)如下1、整體特點(diǎn)采用直流轉(zhuǎn)矩控制交流變頻變壓調(diào)速方式，整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、效率高、響應(yīng)快、調(diào)速范圍廣、保護(hù)功能完善等特點(diǎn)。2、技術(shù)特點(diǎn)提出了一種利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的定子磁鏈模型， 并用離線訓(xùn)練的方法來(lái)處理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)直接轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有所改善，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于變頻器的狀態(tài)選擇中，以其較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力、 自組織能力及容錯(cuò)能力獲得較好的控制效果，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)魯棒性、并行計(jì)算、自學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制的特點(diǎn)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DTC分為多個(gè)子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別訓(xùn)練，能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)可以改變直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。它具有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制手段直接、信號(hào)處理的物理概念明確等特點(diǎn)。該控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，無(wú)超調(diào)，是一種具有較高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速方法。3、通訊設(shè)計(jì)采用CAN通信，CAN總線具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速度快、采用短信息幀結(jié)構(gòu)和多主通信方式以及可使用多種通信介質(zhì)等許多優(yōu)點(diǎn)。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為提高系統(tǒng)可靠性，合理地優(yōu)化設(shè)計(jì)了內(nèi)部結(jié)構(gòu)。變頻器結(jié)構(gòu)分為上下兩個(gè)部分，中間鋁板既作為主散熱片又是安裝底板，采用鋁板提高散熱效果，減輕重量。 主板下半部分是散熱片，上半部分是主電路部分。散熱片是嵌入鋁板中間的，可以加強(qiáng)熱傳導(dǎo)，加強(qiáng)散熱效果。上半部分與外界空氣隔離，避免濕度和鹽霧等不利因素對(duì)電子元器件的影響。由于變頻器內(nèi)部主要發(fā)熱元件是功率模塊，因此主要考慮功率模塊加整體散熱片，外加強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。5、硬件設(shè)計(jì)主要考慮合理的實(shí)現(xiàn)需要的功能，盡可能優(yōu)化設(shè)計(jì)電路。6、節(jié)約能源直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的變頻調(diào)速電機(jī)車(chē)與同噸位級(jí)別的電阻調(diào)速電機(jī)車(chē)相比運(yùn)行時(shí)節(jié)能50%以上。本實(shí)用新型的有益效果交流變頻電機(jī)車(chē)采用直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻調(diào)速方式調(diào)速，用三相異步交流變頻牽引電機(jī)作為主牽引電機(jī)。調(diào)速裝置將穩(wěn)定的直流電變成一定頻率的交流電的同時(shí)，可根據(jù)電機(jī)車(chē)的實(shí)際需要，變化牽引電機(jī)的電壓頻率值，實(shí)現(xiàn)電機(jī)車(chē)的調(diào)速控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。與電阻調(diào)速電機(jī)車(chē)相比，此過(guò)程無(wú)外加電阻參加，故無(wú)外加電阻損耗， 與斬波調(diào)速直流電機(jī)車(chē)相比，因其控制過(guò)程簡(jiǎn)單，元器件的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直流電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速，故其節(jié)能性能優(yōu)于前二者。其節(jié)能性與電阻調(diào)速相比，將節(jié)能30% -50%以上，與斬波調(diào)速車(chē)相比節(jié)能20% -30%以上。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型方框示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)它主要由司控器，變頻器，制動(dòng)單元構(gòu)成。司控器把控制信號(hào)(正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，檔位，制動(dòng)，工作停止)通過(guò)專(zhuān)用的線纜傳送給變頻器，同時(shí)變頻器把故障信號(hào)送給司控器顯示，如過(guò)流，過(guò)壓。司機(jī)控制臺(tái)由司機(jī)操作向變頻器發(fā)出前進(jìn)或后退、牽引或制動(dòng)指令，以及牽引或制動(dòng)給定。高壓箱在變頻器的控制下完成主回路的充、放電以及閉合主回路。變頻器接受司機(jī)控制臺(tái)指令，完成交流電機(jī)M1、M2控制。制動(dòng)電阻箱用來(lái)消耗電制動(dòng)時(shí)電網(wǎng)不能吸收的電能，M1、M2是交流變頻牽引電機(jī)。變頻器根據(jù)司控器給定的狀態(tài)動(dòng)作如前進(jìn)、后退，或前進(jìn)。變頻器采用TI公司變頻器專(zhuān)用的DSP作為主控制器，直流側(cè)電壓、輸出的三相電流以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速，IGBT的溫度檢測(cè)信號(hào)通過(guò)調(diào)理電路送到DSP，調(diào)理電路的作用主要是把信號(hào)調(diào)整到DSP相應(yīng)的檢測(cè)范圍。變頻器的控制芯片包含了 FLASH，可以保存一些重要參數(shù)，防止斷電后丟失，外部還有一片IIC芯片，DSP通過(guò)SPI接口與IIC芯片連接，重要的參數(shù)也可以保存在IIC芯片里面。變頻器的主板上包含了 CAN通信接口，可以把參數(shù)通過(guò)CAN接口傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)工礦整體的調(diào)度。變頻器的主板上包含了串口通信接口，主要是用來(lái)作顯示，鍵盤(pán)的輸入，方便現(xiàn)場(chǎng)
調(diào)試ο[0020]變頻器的主板上包含了 JTAG接口，方便對(duì)變頻器的軟件進(jìn)行升級(jí)。變頻器的主板上包含了有硬件過(guò)流、過(guò)壓檢測(cè)，采用用硬件和軟件結(jié)合的方案對(duì)輸出的電流，直流側(cè)的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦出現(xiàn)故障，DSP立即把主電路斷開(kāi)以及使IGBT關(guān)斷。變頻器采用矢量控制，結(jié)合反電勢(shì)定向技術(shù)，計(jì)算出反電勢(shì)位置，以反電勢(shì)為基礎(chǔ)，計(jì)算出力矩電流和磁場(chǎng)電流，進(jìn)行力矩電流閉環(huán)調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)磁通補(bǔ)償；同時(shí)考慮國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電機(jī)參數(shù)差異大，利用電機(jī)無(wú)功模型的模糊參數(shù)自校準(zhǔn)技術(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)控制參數(shù)，使變頻器性能不隨電機(jī)參數(shù)和溫度變化。
權(quán)利要求1.一種直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于它主要由司控器，變頻器，制動(dòng)單元構(gòu)成，司控器把控制信號(hào)通過(guò)線纜傳送給變頻器，同時(shí)變頻器把故障信號(hào)送給司控器顯不。
2.如權(quán)利要求1所述的直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于變頻器的控制芯片由FLASH、CAN通信接口、串口通信接口及JTAG接口構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種直接轉(zhuǎn)矩控制牽引變頻調(diào)速系統(tǒng)。它主要由司控器，變頻器，制動(dòng)單元構(gòu)成，司控器把控制信號(hào)通過(guò)線纜傳送給變頻器，同時(shí)變頻器把故障信號(hào)送給司控器顯示。與電阻調(diào)速電機(jī)車(chē)相比，此過(guò)程無(wú)外加電阻參加，故無(wú)外加電阻損耗，與斬波調(diào)速直流電機(jī)車(chē)相比，因其控制過(guò)程簡(jiǎn)單，元器件的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直流電機(jī)車(chē)斬波調(diào)速，故其節(jié)能性能優(yōu)于前二者。其節(jié)能性與電阻調(diào)速相比，將節(jié)能30％-50％以上，與斬波調(diào)速車(chē)相比節(jié)能20％-30％以上。
文檔編號(hào)H02P27/06GK201994913SQ20102017583
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者姜?jiǎng)?申請(qǐng)人:湘潭鑫科電氣有限公司