[发明专利]矿用新型磷酸铁锂直流他励斩波调速电机车管控系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿用电机车控制系统。

背景技术

矿用电机车是煤矿工业的重要运输工具，并且在煤矿中使用的数量越来越多。目前应用的电机车在刹车时仍以机械抱闸为主，这种刹车方式不存在电气制动或电气制动力较弱，往往需辅助一定的撒沙机构，来增大摩擦力，使用不便，特别是在长距离下坡运输过程中，电机车运动的动能不能转换成电池的电能进行储存，没法完成能量的回收，不能进一步延长电池的使用时间；而且动力电池均采用铅酸电池，铅酸电池的循环寿命差，体积大重量沉，铅和硫酸都会污染环境，充电周期长，并且成本在逐年增加，当电动机工作在制动状态下，不能将电动机本身所具有的机械能转化为动力电池的电能，浪费了一部分能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流他励斩波调速电机车管控系统，具有可靠性高，启动力矩大，制动效果好的优势。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

直流他励斩波调速电机车管控系统，包括与隔爆插销分别连接的电池组管理装置、直流他励电机车斩波调速控制装置和充电机；

直流他励电机车斩波调速控制装置，包括斩波控制器、电源变换模块、光电给定器、三个绝缘栅双极型晶体管、两个霍尔电流传感器、充电电容、三个直流接触器、升压线圈、电机电枢绕组、电机励磁绕组及两条通路；光电给定器、电压变换模块分别与斩波控制器连接，第一直流接触器的线圈、第二直流接触器的线圈分别与斩波控制器连接；第三直流接触器的线圈连接在两条通路之间，第三直流接触器的常开触点连接在第一通路上，三个绝缘栅双极型晶体管的栅极分别与斩波控制器连接；电机励磁绕组有两个，串联后一端与第一通路连接，另一端与第一绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，第一霍尔电流传感器一端接在电机励磁绕组和第一绝缘栅双极型晶体管的集电极之间，另一端与斩波控制器连接，第一直流接触器的常开触点和常闭触点串联，第二直流接触器的常开触点和常闭触点串联，常开触点和常闭触点的公共端连接电机电枢绕组，两个常闭触点并接后连接第二通路，两个常开触点并接后连接第三绝缘栅双极型晶体管的发射极，第三绝缘栅双极型晶体管的集电极与第一通路连接，第二霍尔电流传感器一端接在两个常闭触点并接处，另一端与斩波控制器连接，第二绝缘栅双极型晶体管接在两条通路之间，第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接升压线圈后与第三绝缘栅双极型晶体管的发射极连接，第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接充电电容。

进一步，所述电池组管理装置，包括电池管理处理器、显示器、熄弧接触器、磷酸铁锂电池组，电池管理处理器与显示器连接，熄弧接触器的线圈与电池管理处理器连接；磷酸铁锂电池组由N节磷酸铁锂电池串联后形成一条支路后，再将M条同样的支路并联而成，磷酸铁锂电池组连接熄弧接触器的常开触点后，与隔爆插销连接，每节磷酸铁锂电池配有电池控制板，电池控制板上集成电压检测电路、温度检测电路、电压均衡电路，各电池控制板通过总线串联后，与电池管理处理器连接，每条磷酸铁锂电池串联支路上连接有绝缘栅极双极型晶体管，每节磷酸铁锂电池的两端均有两条包含CMOS管的通路，处在同一条磷酸铁锂电池串联支路上的包含CMOS管的通路的末端相连接。

本发明的有益效果：

直流电机采用他励方式连接，电机电枢绕组与第三绝缘栅双极型晶体管串联，电机励磁绕组与第一绝缘栅双极型晶体管串联，电机电枢绕组和电机励磁绕组均受斩波控制器单独控制，通过霍尔电流传感器分别检测电机电枢绕组和电机励磁绕组上的电流，在电流闭环控制结构中，确保电枢绕组的电流与励磁绕组的电流近似相等，从而实现串励电机的特性：起动特性软，牵引力能够根据列车行驶条件和运行阻力自动进行调节；较小的起动电流获得较大的起动力矩；多台电机同时工作时，负荷分配比较均衡。

直流他励电机的电磁制动力较大，在下坡运动时，电机车工作在制动状态，通过升压电感线圈和第二绝缘栅双极型晶体管直流他励电动机变为直流发电机，重力势能转换成电能回充到磷酸铁锂电池组中。

电池管理处理器，检测到电池的电压过高、电压过低、温度过高、电流超载时，电池管理系统处理器都将自动断开熄弧接触器，保护电池组。

附图说明

图1是直流他励电机车斩波调速控制装置的电路图。

图2是电池组管理装置的电路图。

图3是一条磷酸铁锂电池串联支路的电路图。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本发明进行详细说明：