[发明专利]电动轮矿山车电气控制装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿山机械电气控制领域，尤其是涉及一种应用于电动轮矿山车的模块式整车电气控制装置及系统。

背景技术

目前，国内矿山上在用的大多数电动轮矿山车电传动控制系统主要依赖进口，而国内一些公司研发的变流器已成功在电动轮矿山车上得到应用，但整车电气控制模块一直未能形成产业化应用。整车电气控制模块依赖进口在一定程度上限制了国内控制技术的发展，同时进口产品成本较高，在调试过程中出现问题比较难以协调解决。另外，国外产品的售后服务和配件供应的时间和价格成本都比较高。

因此，研制一种适用于国内研发的变流器平台，功能更加全面、完善的国产化电动轮矿山车电气控制装置及系统成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动轮矿山车电气控制装置及系统，功能完善，可实现电动轮矿山车的整车电气控制功能，同时整体结构紧凑、价格适中、性价比高。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种电动轮矿山车电气控制装置的技术实现方案，电动轮矿山车电气控制装置，包括：

处理板，用于实现矿山车的数据读取、逻辑控制、开关量输出、频率信号输出和数据记录存储功能；

与所述处理板相连的IO板，用于完成所述矿山车的开关量输入检测、开关量输出驱动、模拟量采集、频率信号检测和频率量输出功能。

优选的，所述IO板进一步包括逻辑处理单元、信号处理及隔离输入单元和信号处理及隔离输出单元。所述信号处理及隔离输入单元、信号处理及隔离输出单元均通过所述逻辑处理单元与所述处理板相连。

优选的，所述信号处理及隔离输入单元进一步包括分别与所述逻辑处理单元相连的频率信号检测单元、数字量输入单元和模拟量输入单元；

所述频率信号检测单元采集包括柴油机转速和矿山车前轮转速在内的外围传感器输入频率信号，并经所述逻辑处理单元处理后输出至所述处理板；

所述数字量输入单元采集包括矿山车前进、后退、电缓行开关和跛行回家开关在内的逻辑信号，进行转换后通过所述逻辑处理单元输出至所述处理板，以实现所述矿山车包括前进、后退、下坡恒速制动和跛行返回在内的功能；

所述模拟量输入单元采集包括矿山车油门踏板信号、制动踏板信号、柴油机油量、柴油机油压在内的模拟量信号，并经所述逻辑处理单元处理后输出至所述处理板，以实现所述矿山车包括功率控制、故障保护在内的功能。

优选的，所述信号处理及隔离输出单元进一步包括分别与所述逻辑处理单元相连的频率输出单元和数字量输出单元；

所述频率输出单元输出频率及占空比可调的PWM波，对所述矿山车的柴油机进行调速；

所述数字量输出单元输出紧急故障信号和综合报警信号。

本发明还另外具体提供了一种基于上述装置的电动轮矿山车电气控制系统的技术实现方案，电动轮矿山车电气控制系统，包括：ECU、DCU、变流器、发电机、柴油机、制动电阻和牵引电机，以及如上所述的电气控制装置。所述柴油机运行带动所述发电机发出交流电，所述电气控制装置通过所述ECU控制所述发电机的励磁，由所述发电机发出的交流电经过所述变流器进行交直交变换后输出至所述牵引电机，驱动所述牵引电机运行。所述电气控制装置通过所述DCU控制所述变流器对输入交流电进行交直交变换，所述制动电阻与所述变流器中的逆变器相连，用于消耗所述矿山车制动过程中多余的电能。

优选的，所述处理板进一步包括牵引/制动特性控制模块，所述牵引/制动特性控制模块通过所述IO板采集矿山车前进、后退信号，以及油门踏板、制动踏板信号，生成给定目标电压信号，由所述IO板通过CAN总线将所述给定目标电压信号输出至DCU，并由所述DCU驱动相应的继电器和接触器，完成电气牵引/制动电路加载转换控制。

优选的，所述处理板进一步包括自负荷特性控制模块，当所述IO板采集到司机闭合自负荷开关，将所述矿山车设置为自负荷工况，所述自负荷特性控制模块通过所述IO板利用CAN总线将自负荷工况命令发送给所述DCU，由所述DCU驱动变流器中逆变器的斩波IGBT闭合，将制动电阻接入所述逆变器和整流器之间的中间直流回路。所述自负荷特性控制模块根据油门踏板信号通过所述IO板输出控制柴油机的转速控制信号，并通过所述柴油机的转速控制发电机的电压输出，使得所述制动电阻消耗的功率与当前转速下所述柴油机的输出功率相匹配。