專利名稱：電鏟電子模擬控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型電鏟的電氣控制設(shè)備，特別是一種電鏟電子模擬控制裝置。
電鏟是礦山常用的電氣設(shè)備，在我國(guó)大多數(shù)礦山都能見到它，目前礦山使用的電鏟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。首先表現(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)組成的電鏟，難以滿足不同系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的要求；二是從系統(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)的電鏟特性不理想，電流環(huán)在起動(dòng)過程中的主導(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；三是對(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；四是從結(jié)構(gòu)上看，由于現(xiàn)有電鏟需調(diào)節(jié)器件較多，故結(jié)構(gòu)成立體布局，故障率高，不便于維修。
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)好，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)向應(yīng)快的電鏟電子模擬控制裝置。
本發(fā)明的目的是通過如下途徑實(shí)現(xiàn)的挖掘機(jī)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，它包括電鏟提升推壓以及回轉(zhuǎn)和行走三個(gè)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制電路，每個(gè)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制電路是由穩(wěn)壓電源環(huán)節(jié)WY，提供系統(tǒng)工作所需的工作電源；由主令控制器Wg送來給定信號(hào)Ug經(jīng)3、4腳輸入由傳感器N1隔離采樣，再經(jīng)過N2S組成的給定積分器GJ，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)的電壓給定輸入至電壓調(diào)節(jié)器YT；由N3構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)器YT是一個(gè)PT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)電壓的無靜差調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)器的輸出Ugi即為系統(tǒng)的電流給定，電壓反饋信號(hào)是由1、2腳輸入經(jīng)N8傳感器隔離采樣送至電壓調(diào)節(jié)器YT輸入口；由N4組成的電流調(diào)節(jié)器LT是一個(gè)PT調(diào)節(jié)器，它綜合電流給定Ugi和電流反饋Uf實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電流的無靜差調(diào)節(jié)，電流反饋信號(hào)是由5、6腳輸入N6傳感器隔離采樣后送至電壓調(diào)節(jié)器YT輸入口；由N5和D1組成的邏輯封鎖電路HL1根據(jù)至令信號(hào)大小對(duì)YT和LT進(jìn)行鎖零，加速雙橋轉(zhuǎn)換的快速性；由脈沖形成模塊和少量外圍電路封裝構(gòu)成的觸發(fā)電路具有脈沖形成，脈沖調(diào)制和脈沖放大三大功能，它能根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出和移相控制信號(hào)UK的大小對(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；由一塊可控硅模塊和一塊二極管模塊構(gòu)成整流環(huán)節(jié)ZL1、ZL2，單相半控橋?qū)Πl(fā)電機(jī)磁場(chǎng)組供電，正組橋由1L1、1L2輸出，反組橋由1L3、1L4輸出；發(fā)電機(jī)F為雙他激繞組，通過分別控制兩繞組電流的大小和方向，從而控制發(fā)電機(jī)電樞電壓大小和方向?qū)﹄妱?dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
本發(fā)明電鏟電子模擬控制裝置具有以下特點(diǎn)1．從系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性來看，比磁性觸發(fā)控制的可控硅勵(lì)磁的直流發(fā)動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)控制模式響應(yīng)快，且可針對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行變參數(shù)調(diào)節(jié)；2．從線路構(gòu)成來看，電調(diào)節(jié)勵(lì)磁方案由電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)構(gòu)成，這樣在整修起動(dòng)過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)電鏟特性的調(diào)節(jié)，電機(jī)電樞電壓越高，截止點(diǎn)電流越??；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3．從結(jié)構(gòu)上來看，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臺(tái)電鏟的改造而不必大動(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)用新型整流環(huán)節(jié)電路原理圖；圖8是本發(fā)明脈沖形成電路原理圖。
本發(fā)明電鏟電子模擬控制裝置采用電壓、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)電鏟特性的調(diào)節(jié)，每個(gè)控制系統(tǒng)的工作原理基本上相同，都是通過控制發(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?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的。如圖1所示，本發(fā)明電鏟電子模擬控制裝置是由穩(wěn)壓電源WY提供系統(tǒng)的工作電源，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)電樞進(jìn)行隔離采樣，取出反饋電流If；電壓調(diào)節(jié)器YT、綜合電壓給定信號(hào)Ugu與電壓反饋信號(hào)Uf對(duì)電樞電壓電流進(jìn)行無靜差調(diào)節(jié)，它的輸出即為系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器的輸出Ugi即為系統(tǒng)的移相控制信號(hào)UK；邏輯封鎖電路HL1根據(jù)至令信號(hào)大小對(duì)電壓調(diào)節(jié)器YT和電流調(diào)節(jié)器LT進(jìn)行開放或鎖零，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、ZL2向發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)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)電樞電壓的大小參數(shù)與改變電壓調(diào)節(jié)器YT輸出限幅值，從而改變主回路電流的最大值，從而實(shí)現(xiàn)電鏟特性。
如圖2所示由變壓器T輸出經(jīng)二極管V49-V52和V45-V48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)理想的電鏟特性。如圖4、圖5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)極性開通一勵(lì)磁橋，封另一勵(lì)磁橋，限制雙拍開放，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
1．一種電鏟電子模擬控制裝置，它包括電鏟提升推壓以及回轉(zhuǎn)和行走三個(gè)電調(diào)節(jié)磁勵(lì)控制電路，其特征在于每個(gè)電調(diào)節(jié)勵(lì)磁控制電路是由穩(wěn)壓電源環(huán)節(jié)WY，提供系統(tǒng)工作所需的工作電源；由主令控制器Wg送來給定信號(hào)Ug經(jīng)3、4腳輸入由傳感器N1隔離采樣，再經(jīng)過N2S組成的給定積分器GJ，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)的電壓給定輸入至電壓調(diào)節(jié)器YT；由N3構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)器YT是一個(gè)PT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)電壓的無靜差調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)器的輸出Ugi即為系統(tǒng)的電流給定，電壓反饋信號(hào)是由1、2腳輸入經(jīng)N8傳感器隔離采樣送至電壓調(diào)節(jié)器YT輸入口；N4組成的電流調(diào)節(jié)器LT是一個(gè)PT調(diào)節(jié)器，它綜合電流給定Ugi和電流反饋Uf實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電流的無靜差調(diào)節(jié)，電流反饋信號(hào)是由5、6腳輸入N6傳感器隔離采樣后送至電壓調(diào)節(jié)器YT輸入口；由N5和D1組成的邏輯封鎖電路HL1根據(jù)至令信號(hào)大小對(duì)YT和LT進(jìn)行鎖零，加速雙橋轉(zhuǎn)換的快速性；由脈沖形成模塊和少量外圍電路封裝構(gòu)成的觸發(fā)電路具有脈沖形成，脈沖調(diào)制和脈沖放大三大功能，它能根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出和移相控制信號(hào)UK的大小對(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；由一塊可控硅模塊和一塊二極管模塊構(gòu)成整流環(huán)節(jié)ZL1、ZL2，單相半控橋?qū)Πl(fā)電機(jī)磁場(chǎng)組供電，正組橋由1L1、1L2輸出，反組橋由1L3、1L4輸出；發(fā)電機(jī)F為雙他激繞組，通過分別控制兩繞組電流的大小和方向，從而控制發(fā)電機(jī)電樞電壓大小和方向?qū)﹄妱?dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電鏟電控設(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、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)于電鏟電氣控制。
文檔編號(hào)H02P7/06GK1309464SQ0012671
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1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