專利名稱：煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置本實(shí)用新型涉及煤礦井下電瓶車，尤其涉及一種煤礦井下電瓶車的調(diào)速控制裝置。煤礦井下電瓶車是以蓄電池為動(dòng)力源的綠色環(huán)保搬運(yùn)車，它廣泛應(yīng)用于各大、中 型煤礦企業(yè)，它的可靠安全運(yùn)行對(duì)生產(chǎn)的正常運(yùn)行和提高生產(chǎn)效率有重要意義。由于煤礦井下存在甲烷、一氧化碳等易燃易爆氣體，井下電瓶車需要防爆，由于電 瓶車運(yùn)動(dòng)過程中很難給普通變頻器供電，因此普通變頻設(shè)備很難在煤礦井下電瓶車上得以 應(yīng)用。目前煤礦井下電瓶車的調(diào)速方式主要分無(wú)級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速兩種，它們都有很大 缺點(diǎn)1、有級(jí)調(diào)速電瓶車一般采用串電阻調(diào)速，所串電阻浪費(fèi)電能且易損壞，機(jī)械特性 軟，調(diào)速性能差，已無(wú)法滿足現(xiàn)代煤礦企業(yè)的發(fā)展要求。2、無(wú)級(jí)調(diào)速電瓶車一般采用晶閘管斬波調(diào)速的直流調(diào)速系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)1)需定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短；2)存在換向火花，安全性差；3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容量小、價(jià)格高。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種調(diào)速性能好、防爆性能好、適用于交流 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種煤礦井下電瓶車調(diào) 速控制裝置，包括防爆殼體和安裝在防爆殼體內(nèi)的逆變單元和控制單元，所述逆變單元的 輸入端接電瓶車蓄電池，輸出端接電瓶車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；所述的控制單元控制逆變單元將 蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化頻率可變的交流電供給所述的電動(dòng)機(jī)。以上所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，包括蓄電池管理單元，所述和蓄電池 管理單元安裝在防爆殼體內(nèi)，蓄電池管理單元采集電瓶車蓄電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將采集到的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到控制單元加工處理。以上所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，包括熱管散熱器，所述的熱管散熱器 的散熱部分安裝在防爆殼體外面；防爆殼體上包括熱管散熱器安裝孔，熱管散熱器的基板 插入所述的安裝孔；逆變單元的功率器件安裝在基板上。以上所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，所述的控制單元采用雙接線端結(jié)構(gòu)和 可移動(dòng)接線端；控制單元包括具有熱備份功能的PLC主機(jī)及其外圍電路。以上所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，包括顯示終端，所述的顯示終端與控 制單元連接，向用戶提供查詢界面。[0016]以上所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，包括視頻監(jiān)控單元，所述的控制單元 與視頻監(jiān)控單元通信，存儲(chǔ)視頻監(jiān)控單元錄制的視頻信息。本實(shí)用新型煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置采用交流變頻對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速， 調(diào)速性能好；調(diào)速控制裝置的電氣元件安裝在防爆殼體內(nèi)，交流電動(dòng)機(jī)沒有換向器，整個(gè)系 統(tǒng)防爆性能好，可以保證電瓶車在煤礦井下安全運(yùn)行。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置實(shí)施例的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置實(shí)施例熱管散熱器的安裝示 意 圖。圖2是本實(shí)用新型煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置實(shí)施例蓄電池管理單元的系統(tǒng) 簡(jiǎn)圖。如在
圖1所示。本實(shí)用新型煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置實(shí)施例包括防爆殼體和 安裝在防爆殼體內(nèi)的逆變單元、控制單元和蓄電池管理單元。逆變單元的輸入端接電瓶車 蓄電池，輸出端接電瓶車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。蓄電池管理單元采集電瓶車蓄電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將 采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到控制單元加工處理。控制單元外接監(jiān)控單元和顯示終端。1、防爆殼體防爆殼體采用隔爆型變頻控制柜，柜體主要采用IOmm厚的鋼板焊接成型，連接法 蘭采用25mm厚的鋼板，柜體分為上下兩腔，如果上腔安裝功率器件，下腔就用來(lái)做控制和 出線，柜體的出線孔和上下腔的過線孔互相垂直，并且不在同一條直線上。煤礦防爆產(chǎn)品中大功率器件的散熱是一大難題，需要解決如何將逆變回路功率器 件的熱量迅速有效地通過防爆殼體散發(fā)出去，保證功率器件的正常工作溫度，為此本實(shí)施 例采用了熱管散熱器。熱管散熱器的熱阻可達(dá)0. ore /W。在自然對(duì)流冷卻條件下，熱管散熱器比實(shí)體散 熱器的性能可提高10倍以上。熱管散熱器采用自冷的方式，無(wú)需風(fēng)扇，沒有噪音，免維修，
安全可靠。如圖2所示熱管散熱器5的散熱片4安裝在防爆殼體3的外面；防爆殼體3上 有熱管散熱器安裝孔，熱管散熱器5的基板2插入安裝孔，逆變單元大功率器件1安裝在基 板2上。熱管散熱器的基板2與逆變單元大功率器件1的管芯緊密接觸，可直接將管芯的 熱量快速導(dǎo)出到防爆腔外并通過散熱片快速散發(fā)，從而就解決了逆變單元的散熱問題。2、控制單元控制單元由PLC主機(jī)及其外圍電路組成，PLC主機(jī)具有熱備份功能，它是整個(gè)系統(tǒng) 的“心臟”，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和運(yùn)行?？刂茊卧捎秒p接線端結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)的接線端，實(shí) 現(xiàn)不接線維護(hù)一更換PLC主機(jī)及其外圍模快時(shí)只需把接線端子從?？焐习蜗虏宓叫碌哪?快上即可?？刂茊卧木唧w功能如下1)控制逆變單元把蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電機(jī)需要的頻率可變的交流電源，從而控制電瓶車的起停和運(yùn)行速度。2)接受電池管理單元傳來(lái)的電池的實(shí)時(shí)電流和電壓信息，并把這些信息加工處理 生成電池的歷史狀態(tài)曲線和數(shù)據(jù)報(bào)表，用戶可以通過顯示終端查詢。通過這些曲線和數(shù)據(jù) 報(bào)表用戶查看電池的實(shí)時(shí)電量以及電池充一次電，電瓶車所行走的距離。當(dāng)電池電量較少 時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息提醒用戶及時(shí)等充電。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池充一次電，電瓶車所行走的距離與歷史 記錄相比有較大差距或電池內(nèi)阻異常時(shí)，提醒相關(guān)人員電池壽命可能將盡，以便及時(shí)更換 電池。3)配有MOBUS通信接口，與顯示終端通信。接受來(lái)自顯示終端的命令，并做出相應(yīng) 動(dòng)作，同時(shí)把電瓶車的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)以及蓄電池的電池狀態(tài)傳送到顯示終端供用戶查詢。4)配有路況監(jiān)控軟件包，控制單元配有RS485接口，與視頻監(jiān)控單元通信，把視頻 監(jiān)控單元傳送過來(lái)的電瓶車運(yùn)行過程中路況視頻信息以VCD文件的形式保存起來(lái)供有關(guān)
員查看。5)配有電瓶車運(yùn)行速度記錄軟件包，記錄電瓶車的實(shí)時(shí)速度并生成速度曲線和報(bào) 表，以提醒和保證電瓶車操作人員不超速行駛，從而提高電瓶車的安全運(yùn)行水平。3、逆變單元逆變單元核心器件采用IGBT，負(fù)責(zé)把蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電機(jī)需要的頻率 可變的交流電源，從而控制電瓶車的起停和運(yùn)行速度。該模塊采用無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)。將交流電機(jī)空間磁場(chǎng)矢量的方向作為坐 標(biāo)軸的基準(zhǔn)方向，通過坐標(biāo)變換將電機(jī)定子電流正交分解為與磁場(chǎng)方向一致的勵(lì)磁電流分 量和與磁場(chǎng)方向垂直的轉(zhuǎn)矩電流分量，然后像直流電機(jī)一樣對(duì)勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分 量分別進(jìn)行控制。能快速、高精度地控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與定位。4、蓄電池管理單元如圖3所示，蓄電池管理單元主要有如下功能1)實(shí)時(shí)采集電池組電壓、電流、環(huán)境溫度2)手動(dòng)或定時(shí)測(cè)量單體電池內(nèi)阻3)自動(dòng)更新電池組剩余電量4)自動(dòng)判斷單體電池健康等級(jí)5)自動(dòng)提示報(bào)警信息6)與控制單元進(jìn)行通信，把把電池的實(shí)時(shí)電流、電壓等參數(shù)傳送到控制單元內(nèi)的 PLC主機(jī)進(jìn)行加工和處理，生成電池歷史狀態(tài)曲線和報(bào)表，用戶可以通過顯示終端查詢電池 的實(shí)時(shí)電量以及電池充一次電，電瓶車所行走的距離等。本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是與傳統(tǒng)煤礦井下電瓶車用防爆型變頻調(diào)速裝置相比有如下特點(diǎn)1、把逆變單元、控制單元、電池管理系統(tǒng)一起集成在防爆殼體內(nèi)，系統(tǒng)集成度高， 防爆性能好，使用簡(jiǎn)單方便。2、采用熱管散熱技術(shù)，完全靠自然散熱就能把逆變單元產(chǎn)生的熱量及時(shí)排到防爆 殼體外，系統(tǒng)更安全可靠。3)配有路況監(jiān)控軟件包，控制單元配有RS485接口，可以方便地與視頻監(jiān)控單元 通信，它可以把視頻監(jiān)控單元傳送過來(lái)的電瓶車運(yùn)行過程中路況視頻信息以VCD文件的形式保存起來(lái)供有關(guān)員查看。4)配有電瓶車運(yùn)行速度記錄軟件包，它可以記錄電瓶車的實(shí)時(shí)速度并生成速度曲線和報(bào)表，以提醒和保證電瓶車操作人員不超速行駛，從而提高電瓶車的安全運(yùn)行水平。5)不存在串電阻調(diào)速的有級(jí)調(diào)速電瓶車上充電電阻易壞浪費(fèi)電能問題，也不存在 晶閘管斬波調(diào)速的無(wú)級(jí)調(diào)速電瓶車的直流電機(jī)電刷及換向器易壞的問題，維護(hù)費(fèi)用少更經(jīng) 濟(jì)。6)控制單元PLC主機(jī)具有熱備份功能，并采用雙接線端結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)的接線端， 實(shí)現(xiàn)不接線維護(hù)一更換PLC主機(jī)及其外圍?？鞎r(shí)只需把接線端子從?？焐习蜗虏宓叫碌?模快上即可，維護(hù)更方便。
權(quán)利要求一種煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括防爆殼體和安裝在防爆殼體內(nèi)的逆變單元和控制單元，所述逆變單元的輸入端接電瓶車蓄電池，輸出端接電瓶車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；所述的控制單元控制逆變單元將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化頻率可變的交流電供給所述的電動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括蓄電池管 理單元，所述和蓄電池管理單元安裝在防爆殼體內(nèi)，蓄電池管理單元采集電瓶車蓄電池的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到控制單元加工處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括熱管散熱 器，所述的熱管散熱器的散熱部分安裝在防爆殼體外面；防爆殼體上包括熱管散熱器安裝 孔，熱管散熱器的基板插入所述的安裝孔；逆變單元的功率器件安裝在基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，所述的控制單 元采用雙接線端結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)接線端；控制單元包括具有熱備份功能的PLC主機(jī)及其外圍 電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括顯示終端， 所述的顯示終端與控制單元連接，向用戶提供查詢界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括視頻監(jiān)控 單元，所述的控制單元與視頻監(jiān)控單元通信，存儲(chǔ)視頻監(jiān)控單元錄制的視頻信息。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤礦井下電瓶車調(diào)速控制裝置，包括防爆殼體和安裝在防爆殼體內(nèi)的逆變單元和控制單元，所述逆變單元的輸入端接電瓶車蓄電池，輸出端接電瓶車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；所述的控制單元控制逆變單元將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化頻率可變的交流電供給所述的電動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型采用交流變頻對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速性能好，調(diào)速控制裝置的電氣元件安裝在防爆殼體內(nèi)，交流電動(dòng)機(jī)沒有換向器，整個(gè)系統(tǒng)防爆性能好，可以保證電瓶車在煤礦井下安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)B60L15/20GK201619466SQ201020107350
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者李瑞常, 羅自永 申請(qǐng)人:深圳市庫(kù)馬克新技術(shù)股份有限公司