專利名稱：挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大型挖掘機(jī)的電氣控制設(shè)備。
挖掘機(jī)是礦山常用的電氣設(shè)備，在我國(guó)大多數(shù)礦山都能見(jiàn)到它，目前礦山使用的挖掘機(jī)基本上是采用磁性觸發(fā)器控制的可控硅勵(lì)磁的直流發(fā)電機(jī)一直流電動(dòng)機(jī)控制模式，它具有維護(hù)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但磁性觸發(fā)器畢竟是一個(gè)電磁元件，在控制性能上不太理想，存在許多缺陷，表現(xiàn)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，動(dòng)態(tài)指標(biāo)欠佳，磁性觸發(fā)器有固定的時(shí)間常數(shù)，對(duì)于由多系統(tǒng)組成的挖掘機(jī)，難以滿足不同系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的要求，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，磁性觸發(fā)器組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電壓調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器共用一個(gè)環(huán)，它所實(shí)現(xiàn)的挖掘機(jī)特性不理想，電流環(huán)在起動(dòng)過(guò)程中的主導(dǎo)作用不能充分體現(xiàn)，電機(jī)的最大起動(dòng)力矩維持時(shí)間不長(zhǎng)，電機(jī)后勁不足，轉(zhuǎn)速降較大，故不能保證電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的最大出力，若要保證較長(zhǎng)時(shí)間的最大出力，必須提高截止點(diǎn)電流，這樣不利于電機(jī)換向，影響電機(jī)壽命，對(duì)于提升系統(tǒng)，磁性觸發(fā)器不能針對(duì)提升、下放工況的不同而實(shí)現(xiàn)不同的特性，難以提高工作效率，此外，現(xiàn)有挖掘機(jī)需調(diào)節(jié)器件較多，故結(jié)構(gòu)成立體布局，不便于維修。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)指標(biāo)好的挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。
本實(shí)用新型是用如下方式實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置采用電壓、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，由電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)構(gòu)成，在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中都保證具有最大力矩，同時(shí)在電機(jī)的運(yùn)行階段電機(jī)電樞電壓參與對(duì)挖掘機(jī)特性的調(diào)節(jié)，電機(jī)電樞電壓越高，截止點(diǎn)電流越小，電機(jī)電樞電壓越低，截止點(diǎn)電流越大，可以認(rèn)為P＝IU為一個(gè)常量，以保證電機(jī)的正常出力，此裝置可改善提升系統(tǒng)下放工況的特性，提高工作效率，其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，響應(yīng)快，且可針對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行變參數(shù)調(diào)節(jié)，在結(jié)構(gòu)上，由于該電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置此磁性觸發(fā)器的控制裝置大量減少了調(diào)節(jié)電位器等元件，故磁性觸發(fā)器的控制柜中三個(gè)環(huán)節(jié)的搖門(mén)可全部取消，同時(shí)主回路采用功率模塊，可進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，便于維修降低成本，對(duì)于我國(guó)目前礦山使用的成千上萬(wàn)臺(tái)挖掘機(jī)的改造而不必大動(dòng)結(jié)構(gòu)。


圖1是本實(shí)用新型電路方框圖；圖2是本實(shí)用新型穩(wěn)壓電源電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型給定積分器和邏輯封鎖電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型電壓反饋電路和電流反饋電路及特性適配電路原理圖；圖6是本實(shí)用新型脈沖電路觸發(fā)電路原理圖；圖7是本實(shí)用新型整流原理圖。
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)明挖掘機(jī)電控系統(tǒng)是由提升、推壓、回轉(zhuǎn)、行走四個(gè)控制環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中回轉(zhuǎn)和行走共用一個(gè)控制系統(tǒng)，每個(gè)控制系統(tǒng)的工作原理基本上相同，都是通過(guò)控制發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的大小和方向，從而改變發(fā)電機(jī)電樞電壓的大小和方向而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的，以下是一個(gè)控制環(huán)節(jié)的原理說(shuō)明如圖1所示，本實(shí)用新型挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置是由主令控制器Wg提供正反給定信號(hào)；給定積分器GJ將階躍的給定信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有一定斜率上升的給定信號(hào)Ugu；電壓反饋電路FKU對(duì)電機(jī)電樞電壓進(jìn)行隔離采樣，取出電壓給定Uf；電流反饋電路FKI對(duì)電機(jī)電樞電流進(jìn)行隔離采樣，取出電流反饋信號(hào)If；電壓調(diào)節(jié)器YT綜合給定信號(hào)Ugu和電壓反饋信號(hào)Uf對(duì)電樞電壓進(jìn)行無(wú)靜差調(diào)節(jié)，它的輸出即為系統(tǒng)的電流反饋信號(hào)Ugi；電流調(diào)節(jié)器LT綜合電流給定Ugi和電流反饋信號(hào)If對(duì)電樞電流進(jìn)行無(wú)靜差調(diào)節(jié)，它的輸出即為系統(tǒng)的移相控制信號(hào)UK；邏輯封鎖電路HL1根據(jù)主令信號(hào)的大小對(duì)電壓調(diào)節(jié)器YT，電流調(diào)節(jié)器LT進(jìn)行開(kāi)放或封鎖，根據(jù)主令信號(hào)的極性對(duì)觸發(fā)脈沖組別進(jìn)行選擇；脈沖觸發(fā)電路CF1和CF2根據(jù)同步信號(hào)UT形成脈沖，根據(jù)移相信號(hào)UK的大小進(jìn)行移相，對(duì)可控硅進(jìn)行控制；整流電路ZL1和ZL2向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供可變的勵(lì)磁電壓，從而對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；特性適配電路TXSP根據(jù)電樞電壓的大小參與改變電壓調(diào)節(jié)器輸出限幅值，從而改變主回路電流的最大值，而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)特性。本實(shí)用新型挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的工作原理是如圖2所示由變壓器T輸出經(jīng)二極管V2-V5和V6-V9組成兩個(gè)整流橋輸出經(jīng)穩(wěn)壓集成電路N15和N16輸出P、M、N直流電源，變壓器T另一繞組輸出同步信號(hào)UT。如圖3所示主令控制器Wg送來(lái)的給定信號(hào)Ug經(jīng)3、4腳輸入，由霍爾電壓傳感器N1隔離采樣，再由運(yùn)算放大器N2A和N2B組成的給定積分器，將階躍給定信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有一定斜率上升的給定信號(hào)Ugu，此信號(hào)作為系統(tǒng)的電壓給定輸入至下一環(huán)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器YT。如圖4所示由運(yùn)算放大器N3以及外接電阻、電容和二極管構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)器YT是一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，它綜合電壓給定信號(hào)Ugu與電壓反饋信號(hào)Uf得到電壓偏差信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電壓的無(wú)靜差調(diào)節(jié)。電壓調(diào)節(jié)器YT的輸出Ugi即為系統(tǒng)的電流給定。電壓反饋信號(hào)Uf是由1、2腳輸入經(jīng)霍爾電壓傳感器N8隔離放大后送至電壓調(diào)節(jié)器YT輸入口的，如圖5所示，此信號(hào)同時(shí)送入由運(yùn)算放大器N7B、N7C、N7D以及外接電阻和二極管構(gòu)成的特性適配電路TXSP，參與對(duì)電壓調(diào)節(jié)器YT輸出限幅值的控制，當(dāng)電樞電壓較高時(shí)，特性適配電路TXSP輸出值減小，電壓調(diào)節(jié)器YT輸出的最大電流給定減小，當(dāng)電樞電壓較低時(shí)，特性適配電路TXSP輸出值增加，電壓調(diào)節(jié)器YT輸出的最大電流給定增加，從而實(shí)現(xiàn)理想的挖掘機(jī)特性。如圖4所示，由運(yùn)算放大器N4以及外接電阻、電容和二極管組成的電流調(diào)節(jié)器LT是一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，它綜合電流給定Ugi和電流反饋If實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電流的無(wú)靜差調(diào)節(jié)。電流調(diào)節(jié)器LT輸出一路移相控制信號(hào)UKZ以及經(jīng)反相器N輸出另一路移相控制信號(hào)Ukf。如圖5所示，電流反饋信號(hào)If是由5、6腳輸入經(jīng)霍爾電壓傳感器N6隔離放大后送至電流調(diào)節(jié)器LT輸入口的。如圖3所示邏輯封鎖電路HL1是由運(yùn)算放大器N5A、N5B和與非門(mén)D1D、D1B、B1A組成的邏輯封鎖電路，輸出至脈沖觸發(fā)電路CF1、CF2和電壓調(diào)節(jié)器YT和電流調(diào)節(jié)器LT，根據(jù)主令信號(hào)極性開(kāi)通一勵(lì)磁橋，封另一勵(lì)磁橋，限制雙拍開(kāi)放，同時(shí)當(dāng)主令手柄回零時(shí)對(duì)電壓調(diào)節(jié)器YT和電流調(diào)節(jié)器LT實(shí)現(xiàn)鎖零。如圖6所示，脈沖觸發(fā)電路CF1、CF2是由脈沖發(fā)生器N11(KJ004)和N12(KJ004)根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出的移相控制信號(hào)UKz、UKf和電源同步信號(hào)UT形成脈沖并對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制和放大，對(duì)勵(lì)磁橋進(jìn)行移相觸發(fā)，對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，在此電路中，N17(KJ042)起脈沖調(diào)制作用，場(chǎng)效應(yīng)管V34、V35、V42、V43起脈沖放大作用，正組橋脈沖由脈沖變壓器T1、T2隔離，從13-14、15-16腳輸出。反組橋脈沖由脈沖變壓器T3、T4隔離，從17-18，19-20腳輸出。整流電路ZL1和ZL2。如圖7所示，分別由一塊可控硅模塊和一塊二極管模塊構(gòu)成單相半控橋?qū)Πl(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組供電，正組橋由IL1、IL2輸出，反組橋由IL3、IL4輸出。發(fā)電機(jī)F為雙他激繞組，通過(guò)分別控制兩繞組電流的大小和方向，從而控制電樞電壓的大小和方向，而對(duì)電動(dòng)機(jī)D進(jìn)行調(diào)速控制。
權(quán)利要求1.一種挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，它包括挖掘機(jī)提升，推壓以及回轉(zhuǎn)和行走三個(gè)電調(diào)節(jié)磁控制電路，其特征是每個(gè)電調(diào)節(jié)磁控制電路是由主令控制器Wg信號(hào)經(jīng)霍爾電壓傳感器N1隔離放大輸出至給定積分器GJ和邏輯封鎖電路HL1；由運(yùn)算放大器N2構(gòu)成的給定積分器GJ輸出斜率上升的給定信號(hào)至電壓調(diào)節(jié)器YT；由接電機(jī)電樞電路的霍爾電壓傳感器N8進(jìn)行隔離采樣組成的電壓反饋電路FKU輸出至電壓調(diào)節(jié)器YT和經(jīng)特性適配電路TXSP輸出至電壓調(diào)節(jié)器YT；由運(yùn)算放大器N5輸出接與非門(mén)D1組成限制雙拍開(kāi)放的邏輯封鎖電路HL1輸出至電壓調(diào)節(jié)器YT和電流調(diào)節(jié)器LT以及脈沖觸發(fā)電路CF1和CF2由接電機(jī)電樞電路的霍爾電壓傳感器N6隔離采樣組成的電流反饋電路FKI輸出至電流調(diào)節(jié)器LT；由運(yùn)算放大器N3構(gòu)成PI的電壓調(diào)節(jié)器YT輸出至由運(yùn)算放大器N4構(gòu)成PI的電流調(diào)節(jié)器LT；電流調(diào)節(jié)器LT輸出移相控制信號(hào)UKZ至正組脈沖觸發(fā)電路CF1，經(jīng)反相器N輸出移相控制信號(hào)Ukf至反組脈沖觸發(fā)電路CF2；脈沖觸發(fā)電路CF1和CF2是由脈沖發(fā)生器N11、N12、N17接收移相控制信號(hào)UKZ和Ukf以及穩(wěn)壓電路的同步信號(hào)UT，脈沖發(fā)生器N11輸出經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管V34和V35放大至脈沖變壓器T1和T2輸出正組整流橋ZL1脈沖控制信號(hào)，脈沖發(fā)生器N12經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管V42和V443放大至脈沖變壓器T3和T4輸出反組整流橋脈沖控制信號(hào)；整流電路是由可控硅和二極管組成單相半控正組整流橋電路ZL1和反組整流橋電路知ZL2分別輸出至發(fā)電機(jī)F的他激繞組L1和L2。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種挖掘機(jī)電控設(shè)備,它提供了一種全電子線路的控制裝置,解決了現(xiàn)有的磁性觸發(fā)器響應(yīng)慢的問(wèn)題。它是由主令控制器Ug給定積分器GJ、電壓反饋電路FKU、電流反饋電路FKI、電壓調(diào)節(jié)器YT、電流調(diào)節(jié)器LT、邏輯封鎖電路HL1、脈沖觸發(fā)電路CF1、CF2、整流電路ZL1、ZL2,特性適配電路TXSP組成,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)指標(biāo)好的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)于挖掘機(jī)電氣控制。
文檔編號(hào)H02P7/18GK2388773SQ99233888
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1999年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者羅慶林, 陳免 申請(qǐng)人:湘潭電氣設(shè)備制造有限責(zé)任公司