專利名稱：一種挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，屬于變頻調(diào)速控制系統(tǒng)技
術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國露天礦山現(xiàn)有的電鏟挖掘機(jī)基本上為高壓原動機(jī)-發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組拖 動方式，該系統(tǒng)中間繼電器多、故障率高，這種拖動方式缺點(diǎn)較多，主要表現(xiàn)為機(jī)組為 機(jī) - 電-機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率低，電能損耗大,噪聲大；分離元件的繼電控制系統(tǒng)難以滿足電鏟 的挖土機(jī)控制特性。 由于電動挖掘機(jī)的挖土機(jī)特性，使系統(tǒng)處于過流運(yùn)行狀態(tài)磁場調(diào)節(jié)難以控制，經(jīng) 常造成電機(jī)燒損。電氣系統(tǒng)維護(hù)工作量大，維護(hù)費(fèi)用高，生產(chǎn)作業(yè)率低。該系統(tǒng)還存在著電 能損耗大、噪音大、維護(hù)工作量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)作業(yè)率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決以上的技術(shù)問題，提供了 一種電動挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系 統(tǒng)，解決了上述技術(shù)問題。 本發(fā)明的一種電動挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，包括提升電機(jī)、提升速度傳 感器、提升變頻器、推壓電機(jī)、推壓速度傳感器、推壓變頻器、正回轉(zhuǎn)電機(jī)、反回轉(zhuǎn)電機(jī)、行走 電機(jī)、回轉(zhuǎn)/行走變頻器、控制柜、M0DBUS現(xiàn)場總線和司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器；控制 柜與司機(jī)室人機(jī)界面./主令控制器、提升變頻器、推壓變頻器和回轉(zhuǎn)./行走變頻器之間用 M()DBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊提升變頻器對提升電機(jī)進(jìn)行控制,提升變頻器對推壓電機(jī)進(jìn)行控 制，回轉(zhuǎn)Z行走變頻器分別正回轉(zhuǎn)電機(jī)、反回轉(zhuǎn)電機(jī)和行走電機(jī)進(jìn)行控制?？刂乒癜删?程控制器PLC、三相整流橋模塊、控制繼電器、司機(jī)室人機(jī)界面電源、隔離變壓器、控制開關(guān)、 提升變頻控制板、推壓變頻控制板、回轉(zhuǎn)/行走變頻控制板、開斗電機(jī)接觸器、直流合閘接 觸器、回轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器、行走電機(jī)接觸器、自動開關(guān)、交流接觸器。 當(dāng)外部控制信號輸入到PLC可編程控制器中，PLC可編程控制器輸出給變頻器相 應(yīng)的控制信號(提升啟動等)，相應(yīng)的變頻器啟動，然后變頻器根據(jù)速度給定信號和編碼器 速度反饋信號來控制相應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行。其中通過PLC可編程控制器對所有電控系統(tǒng)的邏輯 控制、開關(guān)量和模擬量的處理、及變頻器運(yùn)行狀況的監(jiān)控、通過現(xiàn)場總線控制，位于司機(jī)室 的人機(jī)界面可以全盤掌控所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀況，在突發(fā)情況下PLC首先會使各部電磁閥 失電，第一時(shí)間把抱閘抱住，操作人員只要根據(jù)人機(jī)界面的顯示信息就可以很快了解和排 除故障。 基于直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的特點(diǎn)能夠完全滿足電動挖掘機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)要求，直接轉(zhuǎn) 矩控制技術(shù)由于所采用的基于定子磁場定向的控制方法，比矢量變頻控制少了 -個電流控 制環(huán)節(jié)，因此直接轉(zhuǎn)矩控制比矢量控制動態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快5倍以上，在不安裝編碼器來反饋 轉(zhuǎn)子位置信號，仍能實(shí)現(xiàn)高精度的動靜態(tài)速度和力矩控制；另外直接轉(zhuǎn)矩控制是對轉(zhuǎn)矩的直接控制,故對負(fù)載的變化相應(yīng)迅速，可實(shí)現(xiàn)快速的過程控制，同時(shí)又具有很高的過載能力 和200%的起動轉(zhuǎn)矩。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)比矢量控制變頻系統(tǒng)更適合電動挖掘機(jī)的頻繁過 載和電機(jī)的快速響應(yīng)，故在這里采用以直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)為核心的交流調(diào)速裝置。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于將交流調(diào)速系統(tǒng)引入到電動挖掘機(jī)上，使其采用鼠 籠型感應(yīng)電動機(jī)成為現(xiàn)實(shí)，本發(fā)明的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)需要的硬件接線較傳統(tǒng)模式大為減 少，交流變頻裝置與直流驅(qū)動裝置相比結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、能有效抑制高次諧波對電網(wǎng) 的危害，從而本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)電控系統(tǒng)具有控制可靠、性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng),維護(hù) 簡便，速度快、功率大、可靠性強(qiáng)、效率高和維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的原理圖； 圖2是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置圖； 圖3是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的電控柜結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式圖1是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的原理圖，包括提升電機(jī)1、提升速 度傳感器2、提升變頻器3、推壓電機(jī)4、推壓速度傳感器5、推壓變頻器6、正回轉(zhuǎn)電機(jī)7、反 回轉(zhuǎn)電機(jī)8、行走電機(jī)9、回轉(zhuǎn)/行走變頻器10、控制柜11、M0DBUS現(xiàn)場總線12和司機(jī)室人 機(jī)界面/主令控制器13 ;控制柜11與提升變頻器3、推壓變頻器6、回轉(zhuǎn)./行走變頻器10 和司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器13之間用M()D:BUS現(xiàn)場總線12進(jìn)行通訊；提升變頻器3對 提升電機(jī)1進(jìn)行控制，提升變頻器3對推壓電機(jī)4進(jìn)行控制，回轉(zhuǎn)/行走變頻器10分別正 回轉(zhuǎn)電機(jī)7、反回轉(zhuǎn)電機(jī)8和行走電機(jī)9進(jìn)行控制。全數(shù)字交流變頻調(diào)速電氣控制系統(tǒng)采 用ABB ACS800 690V直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器，日本三菱PLC可編程控制器，MODBUS現(xiàn)場總線 裝置。為了提高電機(jī)的控制精度，及加快電機(jī)的響應(yīng)，提升電機(jī)和推壓電機(jī)還需要加碼盤。 為了處理再生能量需要加裝制動電阻或回饋單元。 圖2是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置圖，本控制系統(tǒng)把原電 控柜、操作臺、發(fā)電機(jī)組、以及提升、推壓、回轉(zhuǎn)./行走電機(jī)拆下。按原有電機(jī)的外型尺寸、 地腳尺寸、底座中心高尺寸定做變頻電機(jī)，提升電機(jī)參數(shù)功率220KW ;電壓690V ;額定頻 率38HZ ;額定電流200A ;變頻器輸出視在功率為440KVA ;推壓電機(jī)參數(shù)功率95KW ;電壓 690V ;額定頻率38HZ ;額定電流108A ;變頻器輸出視在功率為260KVA ;回轉(zhuǎn)/行走電機(jī)參 數(shù)功率75KW ;電壓690V ;額定頻率38HZ ;額定電流85A ;變頻器輸出視在功率為260KVA ; 原5. 5KW開斗電機(jī)用M75R直流驅(qū)動器驅(qū)動。 圖3是本發(fā)明挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的電控柜結(jié)構(gòu)圖，控制柜11包括可 編程控制器PLC 12、三相整流橋模塊13、控制繼電器14、司機(jī)室人機(jī)界面電源15、隔離變壓 器16、控制開關(guān)17、提升變頻控制板18、推壓變頻控制板19、回轉(zhuǎn)/行走變頻控制板20、開 斗電機(jī)接觸器21 、直流合閘接觸器22、回轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器23、行走電機(jī)接觸器24、自動開關(guān) 25、交流接觸器26。
權(quán)利要求一種挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于包括提升電機(jī)(1)、提升速度傳感器(2)、提升變頻器(3)、推壓電機(jī)(4)、推壓速度傳感器(5)、推壓變頻器(6)、左回轉(zhuǎn)電機(jī)(7)、右回轉(zhuǎn)電機(jī)(8)、行走電機(jī)(9)、回轉(zhuǎn)/行走變頻器(10)、控制柜(11)、MODBUS現(xiàn)場總線(12)和司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器(13)；所述控制柜(11)與司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器(13)、提升變頻器(3)、推壓變頻器(6)和回轉(zhuǎn)/行走變頻器(10)之間用MODBUS現(xiàn)場總線(12)進(jìn)行通訊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制柜 (11)包括可編程控制器PLC(12)、三相整流橋模塊(13)、控制繼電器(14)、司機(jī)室人機(jī)界面 電源(15)、隔離變壓器(16)、控制開關(guān)(17)、提升變頻控制板(18)、推壓變頻控制板(19)、 回轉(zhuǎn)/行走變頻控制板(20)、開斗電機(jī)接觸器(21)、直流合閘接觸器(22)、回轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器 (23)、行走電機(jī)接觸器(24)、自動開關(guān)(25)、交流接觸器(26)。
專利摘要本實(shí)用新型包括提升電機(jī)、提升速度傳感器、提升變頻器、推壓電機(jī)、推壓速度傳感器、推壓變頻器、正回轉(zhuǎn)電機(jī)、反回轉(zhuǎn)電機(jī)、行走電機(jī)、回轉(zhuǎn)/行走變頻器、控制柜、MODBUS現(xiàn)場總線和司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器；控制柜與司機(jī)室人機(jī)界面/主令控制器、提升變頻器、推壓變頻器和回轉(zhuǎn)/行走變頻器之間用MODBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊提升變頻器對提升電機(jī)進(jìn)行控制，提升變頻器對推壓電機(jī)進(jìn)行控制，回轉(zhuǎn)/行走變頻器分別正回轉(zhuǎn)電機(jī)、反回轉(zhuǎn)電機(jī)和行走電機(jī)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型具有控制可靠、性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)簡便，速度快、功率大、可靠性強(qiáng)、效率高和維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E02F9/20GK201447728SQ200920010549
公開日2010年5月5日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者劉興渝, 劉瑤, 李彪, 潘曉華, 黎純賜 申請人:大連日牽電機(jī)有限公司