[发明专利]一种高功率挖掘机交流变频调速及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型矿用挖掘机交流变频调速装置及其控制系统，它属于一种使用能量再生式公用直流母线实现变频调速的大型矿用挖掘机交流变频调速的装置及其电气控制系统。

背景技术

目前我国生产的WK-4、WK-10系列大型挖掘机采用发电机一电动机组直流调速系统对各机构进行调速，美国P&H公司生产的中大型挖掘机采用了可控硅直流调速系统对各机构进行调速。由于直流调速系统功率因素较低，允许电网电压波动范围小，能量不能回馈或存在逆变失败的可能性，因此，现有大型挖掘机的直流发电机组及电动机存在着容易出故障、可靠性差和生产效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的是解决现有大型挖掘机的直流调速系统存在着容易出故障、可靠性差和生产效率低的技术难点，并提供一种功率因素高、可靠性好和生产效率高的大型矿用挖掘机交流变频调速装置及其控制系统。

 本发明为解决上述技术难点而采用的技术方案是：大型矿用挖掘机交流变频调速装置，包括主变压器、提升机构变频电动机、推压机构变频电动机、回转机构变频电动机和两台行走机构变频电动机，其中：它还包括两个整流回馈单元、提升机构逆变器、推压机构逆变器和回转机构逆变器，提升机构变频电动机与提升机构逆变器连接，推压机构变频电动机与推压机构逆变器连接，回转机构变频电动机与回转机构逆变器连接，两台行走机构变频电动机分别连接在提升机构逆变器和推压机构逆变器上，两个整流回馈单元并联后的直流输出母线为公用直流母线，所述公用直流母线与提升机构逆变器、推压机构逆变器和回转机构逆变器连接，形成整流回馈公用直流母线变频调速系统，变频驱动提升机构、推压机构、回转机构和行走机构协调动作，实现对提升机构变频电动机、推压机构变频电动机、回转机构变频电动机和行走机构变频电动机转矩与速度的变频调速。

一种大型矿用挖掘机交流变频调速的控制系统，包括上位人机界面综合监控器、含有数字量输入／输出模块和编码器位置输入模块的可编程控制器、现场总线和司机室控制器，其中：它还包括由两个整流回馈单元、提升机构逆变器、推压机构逆变器和回转机构逆变器构成的电气调速系统，上位人机界面综合监控器与可编程控制器的CPU连接，检测和显示挖掘机的运行状态及故障信息，实现运行状态模拟显示与故障自诊断；可编程控制器通过PROFIBUS-DP现场总线与整流回馈单元、提升机构逆变器、推压机构逆变器、回转机构逆变器构成的电气调速系统和司机室控制器连接，实现三级控制系统之间的数据交换，变频传动驱动提升机构、推压机构、回转机构和行走机构协调动作，实现对提升机构变频电动机、推压机构变频电动机、回转机构变频电动机和行走机构变频电动机转矩与速度的精确控制。

由于本发明采用了上述技术方案，因此，与背景技术相比，本发明具有下列优点：

    (1)采用无电网污染的AFE整流回馈系统，使功率因素可达1，提高了功率因素；

    (2)采用多电机传动的公用直流母线系统，提高了调速的可靠性；

    (3)采用同一机构双电机驱动时的负荷均衡技术，提高了同一机构的协调性；

    (4)采用PROFIBUS-DP总线的现场网络控制技术，提高控制系统之间的数据交换速度；

 (5)本发明变频系统电动机控制特性曲线包络面积更大，比直流系统的生产效率高。

附图说明

图1是本发明的交流变频调速装置的结构示意图；

    图2是本发明控制系统的方框图；

    图3是本发明电动机控制特性曲线。

具体实施方式

 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。