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      洛陽合能電氣有限公司

      LUOYANG HENENG ELECTRIC CO.,LTD

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      電動壓路機驅(qū)動控制系統(tǒng)

      電動壓路機驅(qū)動控制系統(tǒng)

      以質(zhì)量求生存,以信譽求發(fā)展,以服務(wù)贏市場

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      所屬分類:分布式電驅(qū)動礦用車

      電動壓路機驅(qū)動控制系統(tǒng)采用交-直-交傳動方式,以柴油發(fā)動機作為原動機,由主發(fā)電機將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)化為電能。牽引變流柜將主發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率固定的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電,并由牽引逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為電壓和頻率可控的交流電來驅(qū)動輪轂牽引電機,輪轂牽引電機帶動車輪實現(xiàn)推進(jìn)功能。

      發(fā)布日期:2022-06-28 17:13:41

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      產(chǎn)品詳情 參數(shù)指標(biāo) 維護(hù)保養(yǎng) 成功案例 試驗視頻

        電動壓路機驅(qū)動控制系統(tǒng)采用交-直-交傳動方式,以柴油發(fā)動機作為原動機,由主發(fā)電機將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)化為電能。牽引變流柜將主發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率固定的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電,并由牽引逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為電壓和頻率可控的交流電來驅(qū)動輪轂牽引電機,輪轂牽引電機帶動車輪實現(xiàn)推進(jìn)功能。當(dāng)牽引變流柜工作在制動狀態(tài)時,制動能量可通過牽引逆變器的制動控制,將其回饋到直流母線上給電池充電,如果不配置電池則通過斬波控制將制動能量消耗在制動電阻柵上,實現(xiàn)無摩擦制動方式。采用PLC邏輯控制,可實現(xiàn)壓路機牽引、制動的無調(diào)速和定速巡航功能。

           輪胎壓路機的電傳動系統(tǒng)由電力推進(jìn)系統(tǒng)、24V電氣系統(tǒng)(硬件)、以及電控系統(tǒng)(軟件)組成。電力驅(qū)動系統(tǒng)主要功能是能量傳遞,將柴油發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動輪轂驅(qū)動電機,輪轂牽引電機把電能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動車輪實現(xiàn)行走。電力驅(qū)動系統(tǒng)包括永磁同步發(fā)電機、牽引變流柜、外轉(zhuǎn)子輪轂牽引電機、制動電阻柵等,系統(tǒng)的額定電壓采用480VAC,原理圖如圖1所示

      電控系統(tǒng)原理圖

        圖1 電力推進(jìn)系統(tǒng)原理圖

        主發(fā)電機為永磁同步發(fā)電機,其技術(shù)參數(shù)可根據(jù)用戶要求定制:

        額定功率:     100- 300kW

        額定轉(zhuǎn)速:      2200r/min

        額定電壓:      480VAC

        額定頻率:      300Hz

        數(shù):             12

        冷卻方式:      水冷(≤145℃)

        緣等:      F

        防護(hù)等:      IP54

        工作制式:      S1

        牽引變流裝置主要由發(fā)電機控制器、斬波器、牽引逆變器、吸收電容以及保護(hù)電路等組成,模塊化設(shè)計,集整流、斬波、變頻變流功能為體,采用一體化鑄鋁外殼,如圖2所示。

        發(fā)電機控制器采用三相IGBT電路,將主發(fā)電機輸出的三相交流電轉(zhuǎn)化為電壓電流可調(diào)的直流電,輸送到斬波器和牽引逆變器。

        牽引逆變器為電傳動系統(tǒng)的技術(shù)核心所在,包括ICU(逆變控制單元)、FC(濾波電容器)、傳感器、逆變器功率模塊。牽引逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為電壓和頻率可控的三相交流電,按控制所期望的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸出的電壓和電流波形,完成主電路和牽引電機之間的能量傳輸,實現(xiàn)壓路機推進(jìn)和電制動的連續(xù)控制。壓路機在電制動時,牽引逆變器通過控制,使?fàn)恳姍C工作在發(fā)電機模式,將制動能量轉(zhuǎn)化為電能并回饋到直流母線上。

        斬波器由IGBT和功率二管橋式電路組成,實現(xiàn)穩(wěn)定母線電壓,消耗制動能量的控制功能。系統(tǒng)對直流母線電壓進(jìn)行監(jiān)測,如果母線電壓高于660VDC的設(shè)定值,斬波器投入工作,將制動能量輸送到電阻柵,并由電阻柵把制動能量消耗盡。

        吸收電容用以消除由于母排的雜散電感引起的尖峰電壓,保證直流電壓的品質(zhì)。保護(hù)電路主要有直流母線正負(fù)對地漏電檢測保護(hù)電路、緊急放電電路、直流母線帶電指示電路。

      牽引變流柜三維圖

        圖2 牽引變流裝置三維圖

        牽引變流裝置技術(shù)參數(shù)如下:

        輸入電壓:      480VAC

        額定功率:      100-300kW

        斬波電壓:      660VDC

        斬波功率:      100-300kW

        輸出電壓:      0~480VAC

        工作頻率:      1~300Hz

        冷卻方式:      水冷(≤80℃)

        防護(hù)等:      IP65

        電阻柵將斬波器傳送過來的制動能量以電阻發(fā)熱的形式消耗掉。電阻選用耐高溫材料Cr20Ni35。電阻柵外形尺寸及溫度曲線如圖3所示。

      電阻柵外形尺寸及溫度曲線

      電阻柵外形尺寸及溫度曲線

        圖3 電驅(qū)系統(tǒng)電阻柵尺寸及溫升曲線

        電阻柵技術(shù)參數(shù)如下:

        斬波電壓:                660VDC

        額定功率:                20-200kW(詳見制動功率計算)

        阻值(20℃):         8.7Ω±5%

        緣電阻:                ≤10MΩ

        工頻耐壓:                2500VAC 1min不擊穿

        電阻溫度:         不允許超過500℃

       牽引電機采用11臺外轉(zhuǎn)子輪轂電機,單臺技術(shù)參數(shù)如下:

        額定功率:      10-28kW

        額定電壓:      480VAC

        額定轉(zhuǎn)速:      200r/min

        峰值轉(zhuǎn)速:      900r/min

        過載能力:      2.5倍

        冷卻方式:      水冷(≤145℃)

        防護(hù)等:      IP54

        工作制式:      S1

        24V電氣系主要由PLC(可編程控制器)、操縱桿(集成調(diào)速和換檔功能)、HMI(人機界面,可編程觸摸屏顯示器)、故障復(fù)位開關(guān)、以及信號采集傳感器等硬件組成,原理圖如圖4所示。

             可編程控制器PLC采用基于CoDeSys編程平臺的工程車輛用移動控制器C310。C310是款基于CoDeSysV2.3軟件平臺開發(fā)的可現(xiàn)場編程控制器,在惡劣環(huán)境如高振動、寬溫度變化和潮濕等條件下仍能正常工作,具有高可靠性和安性。

        主要點如下:

        16bit,40MHZ處理器;

        2路CAN接口,1路RS232接口;

        集成功率輸出供電管理,對輸出功能起到保護(hù)作用;

        帶主板溫度檢測,可對PLC的運行提供參數(shù)及保護(hù);

        帶主板電壓檢測,可實時掌握PLC的電源運行情況;

        集成鑰匙開關(guān)和保持開關(guān),可對PLC的上電、斷電進(jìn)行軟件控制;

        帶輸出故障檢測,可在任意時刻監(jiān)測PLC的輸出管腳是否正常;

        可讀取用戶編碼,對用戶的程序及參數(shù)提供保護(hù);

        具有上電冷態(tài)檢測功能,可檢測PLC每個輸出管腳是否開路或短路(大于8A,帶FB功能管腳除外);

        高防護(hù)等IP67;連接器鍍金接觸、密封良好;

        個8針AMP接插件和三個23針AMP接插件。

      電力推進(jìn)系統(tǒng)原理

        圖4 電控系統(tǒng)原理圖

      PLC


        圖5 PLC

         調(diào)速-檔位操縱桿選用SEK系列,適用于礦山機械、船用機械、工程機械,如圖6所示。操縱桿具有以下點:

        操縱桿集成調(diào)速信號和換檔信號,減少操作復(fù)雜性,節(jié)省安裝空間;

        操縱桿金屬結(jié)構(gòu)安可靠,系統(tǒng)按IP65 等設(shè)計,防塵防水方面表現(xiàn)突出;

        操縱桿配備模塊化電路輸出,性價比高;

        操縱桿人性化設(shè)計,手柄握持感強,操作方便;

        操縱桿帶中心零位鎖定,防止誤操作;

        操縱桿采用摩擦定位,手動復(fù)位,便于實現(xiàn)定速巡航控制。

      集調(diào)速和換檔功能為體的操縱桿

        圖6 集調(diào)速和換檔功能為體的操縱桿

      HMI

       圖7 HMI

        人機界面HMI選用上海鴻昶7寸CAN總線可編程觸摸屏,CAN總線口支持CAN2.0標(biāo)準(zhǔn)的所有CAN通訊協(xié)議,包括主流的CANopen和J1939協(xié)議,在工程機械、種車輛等域大量的應(yīng)用。HMI主要技術(shù)參數(shù)如下:

        操作系統(tǒng):      WINCE組態(tài)軟件

        顯示尺寸:      7 寸真彩TFT(152.0W×91.0Hcm)

        分辨率:          800×480

        通訊口:      COM1:RS232/RS422/RS485/CAN,COM2:RS232C/RS485

        工作溫度:      -10~60℃

        工作濕度:      10~90%RH(無冷凝)

        防震度:          10 ~25 Hz(X、Y、Z 方向2G/30min)

        防護(hù)等:      IP65(面板)

        電控系統(tǒng)通過軟件實現(xiàn)電傳動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理、控制算法邏輯分析、控制信號輸出、總線數(shù)據(jù)通信等功能。軟件由PLC主控制程序和顯示器程序兩部分組成,實現(xiàn)壓路機的推進(jìn)和電制動轉(zhuǎn)矩控制、定速巡航、以及車輛狀態(tài)顯示/報警等人機交互功能。

        主控制程序裝載于PLC中,按功能模塊編程,主要模塊包括:輸入口數(shù)據(jù)采集處理模塊、推進(jìn)控制功能模塊、信息分析處理模塊、故障診斷模塊、顯示器數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、信號輸出口控制模塊。

        主控制程序的功能為,裝載控制軟件程序,實時檢測輸入口的指令信號,在滿足功能條件后,啟動相應(yīng)功能模塊的控制程序,通過邏輯運算輸出信號控制執(zhí)行元件工作,實現(xiàn)推進(jìn)、電制動、狀態(tài)顯示等功能。PLC的數(shù)據(jù)顯示功能模塊接收牽引變流柜和發(fā)動機的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并傳輸?shù)斤@示器進(jìn)行顯示,故障信息可進(jìn)行聲光報警,以提示駕駛?cè)藛T。

        顯示器程序包括畫面制作和數(shù)據(jù)組態(tài)兩部分。顯示器畫面制作分為開機歡迎屏、主顯示屏、狀態(tài)監(jiān)控和報警屏,畫面顯示內(nèi)容為壓路機工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和報警,包括電傳動系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、以及發(fā)動機的實時工作狀態(tài),并對故障信息進(jìn)行聲光報警和提示。顯示和報警功能由PLC和HMI共同實現(xiàn),主要包括:工作狀態(tài)顯示,故障信息記錄和報警,人機交互操作。工作狀態(tài)顯示主要對發(fā)動機、電傳動系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。


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