主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
新型矿用蓄电池电机车斩波调速司控器
小类:
机械与控制
简介:
本控制器以单片机为控制核心,三菱驱动IGBT对矿用电机车进行斩波调速,代替了原有的串电阻调速,调速平滑、节能、体积小、效率高,并加入各种保护,如过压、过流、短路等使系统运行更稳定。
详细介绍:
针对矿井内瓦斯环境下的蓄电池电机车,研制了一种隔爆型直流斩波调速系统。该系统以ATmega16单片机为控制核心,采用在线估计算法对无速度传感器直流电机进行PWM转速控制。系统电源模块化、强弱电完全隔离、功率IGBT模块采用专用厚膜驱动模块驱动,提高系统可靠性,减少故障率。具备完善的过压、欠压、短路保护、IGBT模块保护及能耗制动等功能。解决了传统串电阻调速方法带来的发热、浪费电能等问题。工业现场实验表明该系统操作简单,运行可靠,调速性能平稳准确,具有较好的应用前景。

作品图片

  • 新型矿用蓄电池电机车斩波调速司控器
  • 新型矿用蓄电池电机车斩波调速司控器

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

矿用蓄电池式电机车一直是井下煤矿运输的主要方式,但现有的调速方式主要为串电阻调速,其操作不便、耗能大、对触头冲击大、电机车易损坏,所以用PWM斩波调速技术代替串电阻调速,节省能源、操作方便。

科学性、先进性

此控制器由单片机为控制核心,具有过压、欠压、过流保护、平稳起动等功能。通过PWM波形输出,能够自动控制电流与输出力矩的关系并实现无级调速。故障时,输出报警信号,维修方便。 控制器适用于直流母线电压在60V-300V范围内的斩波调速电机车,起动时间可调,并带有IGBT保护功能。双司机控制时,具有电气互锁功能。

获奖情况及鉴定结果

作品所处阶段

实验室 阶段

技术转让方式

可签协议转让

作品可展示的形式

图纸、图片、样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

以IGBT为主开关管的直流斩波调速器, 用单片机统一控制, 操作灵活, 调速性能好, 维修方便, 成本低, 经济实用。 会对煤矿的节能和高效率做出很大的贡献,并带来很好的经济效益和社会效益, 对于煤矿运输安全起到了积极作用。

同类课题研究水平概述

矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离对运输,运输对象为煤炭、矸石、材料、设备、人员,蓄电池式电机车主要用于高浓度的矿井中。 自从上世纪30年代我国从欧美国家引入了有轨运输方式。煤矿电机车就逐渐成为井下运输和长距离运输的主要形式,电机车调速一直采用串电阻调速,这种调速方式的特点是操作、维修都比较简单,而且适应性也比较强,但调速不平滑,对电机车的齿轮和直流电动机有较大的冲击,而且这种调速方式的最大弱点是有大量的电能消耗在电阻发热上,能耗太大。直流斩波调速在欧洲于60年代末试制成产品,日本90年代初也开发出以大功率晶体管GTR为功率开关的斩波调速器。 随着半导体工业的发展和直流调速理论的更新,将直流斩波调速推向了实用阶段。我国于90年代开始引进国外技术,采用IGBT功率模块作斩波开关,使用PWM控制方法,试制成功了电机车直流斩波调速器。直流斩波调速与串电阻调速的同类电机车相比,节能达20%以上,不仅调速平滑,而且电机车的爬坡能力也大大提高。 目前国内斩波调速电机车以有成型产品,技术基本自主,但还不是很成熟和稳定,作者根据具体实际需要,针对矿用5t-12t隔爆型蓄电池电机车,提出一种新型斩波调速控制理论。其新系统设计集成度高,抗干扰性强的控制板,将现有防爆壳体积减小一倍;增加电制动、制动时回馈电能的功能,充分达到节能目的;改善电源稳定性和IGBT驱动可靠性,设计新型IGBT驱动电路。
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