一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域。包括多個(gè)電機(jī)控制單元（1），在電機(jī)控制單元（1）內(nèi)設(shè)置有電機(jī)控制單元主回路（8）以及電機(jī)控制單元控制電路（2），電機(jī)控制單元主回路（8）的輸出側(cè)均連接有一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)（7），其特征在于：設(shè)置有電源逆變單元（5），電源逆變單元（5）通過總線與所述多個(gè)電機(jī)控制單元（1）內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路（2）相連，同時(shí)通過直流母線（9）與所述多個(gè)電機(jī)控制單元（1）內(nèi)的電機(jī)控制單元主回路（8）相連。本系統(tǒng)內(nèi)通過設(shè)置一臺(tái)電源逆變單元帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)控制單元，省略了元電機(jī)控制單元內(nèi)的逆變單元，減小了系統(tǒng)的整體體積，同時(shí)可滿足現(xiàn)場的需求。
【專利說明】 一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電機(jī)具有起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，非常適合用在重載起動(dòng)、經(jīng)常換向的場合中，近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)已經(jīng)在多個(gè)場合中獲得了應(yīng)用。采煤機(jī)在煤井下工作時(shí)需要經(jīng)常來回運(yùn)動(dòng)，頻繁起停，使用電機(jī)牽引運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)方向經(jīng)常切換，而且運(yùn)行中會(huì)遇到負(fù)載大小經(jīng)常變化的情況，為了節(jié)省電能提高工作效率，將開關(guān)磁阻電機(jī)用到采煤機(jī)中，可以充分發(fā)揮電機(jī)起動(dòng)電流小的特性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0003]在煤層開采中，為了開采薄煤層、極薄煤層的需要，采煤機(jī)體積一般設(shè)計(jì)的較小，目前市場上的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器一般采用不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)，使用的叩81功率模塊數(shù)量是同等功率下變頻器所用1681功率模塊數(shù)量的兩倍，發(fā)熱損耗也大。同時(shí)，在現(xiàn)有技術(shù)中，一般一臺(tái)電機(jī)控制單元控制一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)，電機(jī)控制單元內(nèi)各自設(shè)置有逆變單元，這也造成了常規(guī)的電機(jī)控單元體積較大。
[0004]在采煤機(jī)應(yīng)用中，電機(jī)由于經(jīng)常換向運(yùn)行，而且在煤井下坡時(shí)需要長時(shí)間制動(dòng)運(yùn)行，為了節(jié)能一般將電機(jī)設(shè)計(jì)為四象限運(yùn)行，電機(jī)控制器需要增加制動(dòng)能量并網(wǎng)回饋模塊，常規(guī)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器體積較大，同時(shí)采煤機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般為兩臺(tái)電機(jī)以上，使得開關(guān)磁阻電機(jī)控制器整體體積較大，難以滿足現(xiàn)場的實(shí)際需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本系統(tǒng)內(nèi)通過設(shè)置一臺(tái)電源逆變單元帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)控制單元，省略了原電機(jī)控制單元內(nèi)的逆變單元，減小了系統(tǒng)的整體體積，同時(shí)可滿足現(xiàn)場的需求。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括多個(gè)電機(jī)控制單元，在電機(jī)控制單元內(nèi)設(shè)置有電機(jī)控制單元主回路以及電機(jī)控制單元控制電路，電機(jī)控制單元主回路的輸出側(cè)均連接有一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:設(shè)置有電源逆變單元，電源逆變單元通過總線與所述多個(gè)電機(jī)控制單元內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路相連，同時(shí)通過直流母線與所述多個(gè)電機(jī)控制單元內(nèi)的電機(jī)控制單元主回路相連。
[0007]優(yōu)選的，所述的電源逆變單元內(nèi)設(shè)置有電源逆變單元控制電路以及電源逆變單元主回路，其中電源逆變單元主回路通過直流母線與所述的電機(jī)控制單元主回路相連，電源逆變單元控制電路通過總線與所述的電機(jī)控制單元控制電路相連。
[0008]優(yōu)選的，所述的電源逆變單元的功率大于等于所有電機(jī)控制單元的功率之和。
[0009]優(yōu)選的，所述的電源逆變單元控制電路連接有人機(jī)交互界面。
[0010]優(yōu)選的，所述的電源逆變單元主回路采用三相橋式逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的，所述的電機(jī)控制單元主回路采用三相不對(duì)稱半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選的，在所述的電源逆變單元的前面板中間安裝有兩個(gè)左右對(duì)稱的把手；在所述的電機(jī)控制單元的前面板右上端和左下端分別安裝一個(gè)把手。
[0013]優(yōu)選的，所述的總線為0^總線。
[0014]優(yōu)選的，所述的電源逆變單元和電機(jī)控制單元采用水冷卻散熱方式，功率器件集中置于各單元水冷散熱器底板下端，儲(chǔ)能電容等置于底板上端。
[0015]優(yōu)選的，所述的電機(jī)控制單元對(duì)稱位于電源逆變單元兩側(cè)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果是:
[0017]1、本系統(tǒng)內(nèi)通過設(shè)置一臺(tái)電源逆變單元帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)控制單元，省略了原電機(jī)控制單元內(nèi)的逆變單元，減小了系統(tǒng)的整體體積，同時(shí)可滿足現(xiàn)場的需求。
[0018]2、使用電源逆變單元和人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)交互控制，各電機(jī)控制單元不再設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口，而只通過總線接收電源逆變單元傳遞的指令，可以減少線纜接線量，簡化了接口設(shè)計(jì)。
[0019]3、在進(jìn)行整體安裝時(shí)將電源逆變單元置于各電機(jī)控制單元之間，使連線的長度最少。
[0020]在電源逆變單元的前面板中間安裝有兩個(gè)左右對(duì)稱的把手，各電機(jī)控制單元的前面板右上端和左下端分別安裝一個(gè)把手，使安裝更方便。
[0021]4、電源逆變單元和各電機(jī)控制單元均采用水冷卻散熱方式，利用水冷散熱器作為控制器的底板，功率器件1681集中置于各單元水冷散熱器底板下端，儲(chǔ)能電容等置于底板上端，更有利于系統(tǒng)的散熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中:1、電機(jī)控制單元2、電機(jī)控制單元控制電路3、0^總線4、人機(jī)交互界面5、電源逆變單元6、電源逆變單元控制電路7、開關(guān)磁阻電機(jī)8、電機(jī)控制單元主回路9、直流母線10、交流輸入線纜11、電源逆變單元主回路12、把手。

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一臺(tái)電源逆變單元5以及對(duì)稱設(shè)置在電源逆變單元5兩側(cè)的多臺(tái)電機(jī)控制單元1，電源逆變單元5以及其兩側(cè)的多臺(tái)電機(jī)控制單元1相互獨(dú)立設(shè)置。
[0026]在電機(jī)控制單元1內(nèi)設(shè)置有電機(jī)控制單元控制電路2、電機(jī)控制單元主回路8以及與現(xiàn)有技術(shù)中相同的其他附屬電路(圖中未畫出)，與現(xiàn)有技術(shù)不同，在本采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制單元1中，省略了原有的逆變單元，每一臺(tái)電機(jī)控制單元1內(nèi)的電機(jī)控制單元主回路8的輸出側(cè)均連接有一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)7。電源逆變單元5內(nèi)設(shè)置有電源逆變單元控制電路6、電源逆變單元主回路11以及與現(xiàn)有技術(shù)中相同的其他附屬電路(圖中未畫出電源逆變單元5的功率大于等于所有電機(jī)控制單元1的功率之和。
[0027]電源逆變單元控制電路6與所有電機(jī)控制單元1內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路2通過0^總線3進(jìn)行連接，0^總線3可采用雙絞線傳輸信號(hào)，與電源逆變單元控制電路6和所有電機(jī)控制單元1內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路2間可通過航空插頭與航空插座連接，電源逆變單元控制電路6接收到人機(jī)交互界面4輸入的外部指令后通過總線3將指令發(fā)送給各電機(jī)控制單元1，控制開關(guān)磁阻電機(jī)7的運(yùn)行。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相同，電源逆變單元控制電路6包括核心處理芯片、信號(hào)隔離芯片、功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片以及各芯片工作所必需的外圍電路組成。核心控制芯片的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)隔離芯片的輸入端，信號(hào)隔離芯片的輸出端連接至功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端，功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連接至電源逆變單元主回路11中功率半導(dǎo)體器件的信號(hào)控制輸入端。
[0029]當(dāng)核心控制芯片接收到人機(jī)交互界面4發(fā)出的控制命令后發(fā)出高低電平控制信號(hào)，通過信號(hào)隔離芯片控制功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片的輸出，功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片的輸出信號(hào)則控制電源逆變單元主回路11中的功率半導(dǎo)體器件的開通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞組的通斷，控制電機(jī)運(yùn)行。
[0030]核心控制芯片可通過微處理器1⑶或數(shù)字信號(hào)處理器03？實(shí)現(xiàn)，由于電源逆變單元控制電路6與電機(jī)控制單元控制電路2之間通過總線3連接，因此微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器03？優(yōu)選自帶0^總線接口的芯片實(shí)現(xiàn)，如？1018？256 (微處理器1⑶)或118320？2812 (數(shù)字信號(hào)處理器039),也可采用不帶0^總線接口的芯片實(shí)現(xiàn)，如？8叭51(微處理器1⑶)或虹?3？21851 (數(shù)字信號(hào)處理器039),如使用不帶0^接口的芯片作為核心控制芯片，則只需單獨(dú)增加轉(zhuǎn)換芯片即可。信號(hào)隔離芯片可采用多種型號(hào)的芯片實(shí)現(xiàn)，如:幾？521、6^137 ；功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)芯片也可采用多種芯片實(shí)現(xiàn)，如23001081^1(:579620
[0031]電機(jī)控制單元1內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路2與現(xiàn)有技術(shù)相同，只是省略了原有的逆變單元。
[0032]交流輸入線纜10輸入的三相交流電源送至電源逆變單元主回路11的交流側(cè)，電源逆變單元主回路11的直流側(cè)通過直流母線9與所有電機(jī)控制單元1內(nèi)的電機(jī)控制單元主回路8的直流側(cè)相連。電源逆變單元控制電路6同時(shí)連接人機(jī)交互界面4。使用電源逆變單元5和人機(jī)交互界面4實(shí)現(xiàn)交互控制，各電機(jī)控制單元1不再設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口，而只通過總線接收電源逆變單元5傳遞的指令，可以減少線纜接線量，簡化了接口設(shè)計(jì)。
[0033]電機(jī)控制單元1控制開關(guān)磁阻電機(jī)7的電動(dòng)或制動(dòng)運(yùn)行，在開關(guān)磁阻電機(jī)7做電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電源逆變單元5負(fù)責(zé)將交流輸入線纜10輸入的三相交流電整流成直流電提供給電機(jī)控制單元1 ；在開關(guān)磁阻電機(jī)7做制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電源逆變單元5將電機(jī)控制單元1發(fā)出的直流電逆變成交流電回饋到電網(wǎng)中。
[0034]在本采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電源逆變單元主回路11采用三相橋式逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電機(jī)控制單元主回路8采用三相不對(duì)稱半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電源逆變單元5和各電機(jī)控制單元1均采用水冷卻散熱方式，利用水冷散熱器作為控制器的底板，功率器件叩81集中置于各單元水冷散熱器底板下端，儲(chǔ)能電容等置于底板上端。
[0035]在本采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，為了安裝方便，在進(jìn)行整體安裝時(shí)將電源逆變單元5置于各電機(jī)控制單元1的之間，在電源逆變單元5的前面板中間安裝有兩個(gè)左右對(duì)稱的把手12，各電機(jī)控制單元1的前面板右上端和左下端分別安裝一個(gè)把手12。
[0036]直流母線9和總線3的輸入輸出線纜采用可快速插拔的端子連接。電源逆變單元控制電路6設(shè)置有可以接收外部開關(guān)量信號(hào)和83232(:串口信號(hào)的輸入輸出接口，電源逆變單元5接收到外部指令后通過總線分別控制各電機(jī)控制單元1的運(yùn)行。
[0037]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括多個(gè)電機(jī)控制單元(1)，在電機(jī)控制單元(I)內(nèi)設(shè)置有電機(jī)控制單元主回路(8)以及電機(jī)控制單元控制電路(2)，電機(jī)控制單元主回路(8)的輸出側(cè)均連接有一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)(7)，其特征在于:設(shè)置有電源逆變單元(5)，電源逆變單元(5)通過總線與所述多個(gè)電機(jī)控制單元(I)內(nèi)的電機(jī)控制單元控制電路(2)相連，同時(shí)通過直流母線(9)與所述多個(gè)電機(jī)控制單元(I)內(nèi)的電機(jī)控制單元主回路(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源逆變單元(5)內(nèi)設(shè)置有電源逆變控制電路(6)以及電源逆變單元主回路(11)，其中電源逆變單元主回路(11)通過直流母線(9)與所述的電機(jī)控制單元主回路(8)相連，電源逆變控制電路(6)通過總線與所述的電機(jī)控制單元控制電路(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源逆變單元(5)的功率大于等于所有電機(jī)控制單元(I)的功率之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源逆變控制電路(6 )連接有人機(jī)交互界面(4 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源逆變單元主回路(11)采用三相橋式逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(jī)控制單元主回路(8)采用三相不對(duì)稱半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:在所述的電源逆變單元(5)的前面板中間安裝有兩個(gè)左右對(duì)稱的把手(12)； 在所述的電機(jī)控制單元(I)的前面板右上端和左下端分別安裝一個(gè)把手(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的總線為CAN總線(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源逆變單元(5)和電機(jī)控制單元(I)采用水冷卻散熱方式，功率器件集中置于各單元水冷散熱器底板下端，儲(chǔ)能電容等置于底板上端。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采煤機(jī)用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(jī)控制單元(I)對(duì)稱位于電源逆變單元(5 )兩側(cè)。
【文檔編號(hào)】H02P5/46GK204119093SQ201420544599
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】熊立新, 夏強(qiáng), 孟萬里, 張明魁, 武廣成 申請(qǐng)人:山東科匯電力自動(dòng)化股份有限公司