專利名稱：一種蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于電機車調速裝置。特別是涉及一種用于蓄電池電機車的隔爆型變頻調速控制器。
背景技術：
目前，因變頻器具有的獨特功能，在電機車上使用變頻調速已比較普遍，如湖南省湘潭市岳塘區書院路梅園村26棟3號的王湘發明的由湖南牽引電氣有限公司于2007年7月25日申請實用新型專利的“一種隔爆型變頻調速控制器”(專利號CN200720169902. 3，名稱公開/公告號CN201113909)，它公開了該控制器包括功率元件，隔爆外殼，還包括散熱金屬板，功率元件安裝到所述散熱金屬板上，散熱金屬板從內部與隔爆外殼緊密接觸。所述 散熱金屬板可以為散熱鋁板，它主要是解決隔爆型變頻調速控制器的散熱問題，但仍可能存在機車運行不平穩電、上下坡道時難以實現勻速運行，且在下坡道時可能產生速度失控現象。
發明內容本實用新型的目的是提供一種性能可靠、結構簡潔、維修方便的蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是它包括電容濾波單元、三相逆變單元、DTC控制單元及手動控制單元，直流電壓經過電容濾波后，進入三相逆變單元及DTC控制單元，由DTC控制單元對三相逆變單元進行控制實現變頻調速。所述三相逆變單元采用由IGBT組成的三相逆變橋路。所述DTC控制單元采用直接轉矩控制技術制作而成的DTC控制板。所述DTC控制單元上設置有手動控制單元。本實用新型所述直接轉矩控制DTC技術在基于電機啟動期間建立精確的電機模型，即在首次啟動電機時自動進行電機辨識勵磁；在電機辨識勵磁期間，電機在零速時勵磁數秒鐘以建立電機模型。DTC控制單元內的傳動單元在弱磁范圍以內按六角形模式控制，即電機磁通矢量采用六角形的磁通進行控制。采用直流勵磁，即在電機啟動前由傳動單元自動給其勵磁，該功能保證電機能具有高達300%電機額定轉矩的最大啟動轉矩。采用直流抱閘實現制動功能，即可將電機定子鎖定在零速，當速度給定和電機速度均降到預設和直流保持速度以下時，傳動單元使電機停止并將直流注入電機；當速度給定再次超過直流保持速度時，傳動單元重新開始正常工作。本實用新型所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器采用國際上最先進的直接轉矩控制技術(DTC)，使交流電流達到和超過直流電機的啟動轉矩(最大轉矩達300%)，滿足電機車在低速時的最大啟動牽引力。電機車運行強勁，平穩；具有坡道停車功能(不斷電)；電機車不論輕載或重載、上下坡道時都能勻速運行，不會產生下坡道時速度失控(飛車)現象；變頻器本身具有電機缺相、短路、過壓、欠壓、過熱保護功能，并具有故障提示和顯示功能；它性能可靠，結構簡潔，維修方便。
圖I是本實用新型的電氣控制框圖；圖2是本實用新型的電氣原理圖；圖3是圖2中的RMIO板外部控制連接端子圖；圖4是九芯陶瓷接線端子接線圖；·[0011]圖5是接電源、電機端接線圖；圖6是本實用新型的主視圖；圖7是本實用新型的左視圖；圖8是本實用新型的俯視圖；圖9是接線端子外形結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型主要包括電容濾波單元、三相逆變單元、DTC控制單元及手動控制單元等四個單元組成，直流電壓經過電容濾波后，直流電壓經過電容濾波后，進入三相逆變單元及DTC控制單元，由DTC控制單元對三相逆變單元進行控制實現變頻調速。所述三相逆變單元采用由IGBT組成的三相逆變橋路。所述DTC控制單元采用直接轉矩控制技術制作而成的DTC控制板。所述DTC控制單元上設置有手動控制單元進入由IGBT組成的三相逆變單元及DTC控制單元，由DTC控制單元對IGBT三相逆變單元進行控制實現變頻調速。參閱圖I所示電氣控制框圖、圖2所示電氣原理圖和圖3所示RMIO板外部控制連接端子圖。所述直接轉矩控制(DTC)是基于在電機啟動期間所建立的精確的電機模型。在首次啟動電機時會自動進行電機辨識勵磁；在電機辨識勵磁期間，電機在零速時勵磁數秒鐘以建立電機模型。它通過采用直流勵磁，即在電機啟動前由傳動單元自動給其勵磁，該功能保證電機能具有高達300%電機額定轉矩的最大啟動轉矩。它通過采用直流抱閘實現制動功能，即可將電機定子鎖定在零速，當速度給定和電機速度均降到預設和直流保持速度以下時，傳動單元使電機停止并將直流注入電機。當速度給定再次超過直流保持速度時，傳動單元重新開始正常工作。它通過勵磁優化后，當傳動單元在額定負載以下運行時，磁通優化設計能降低總能耗和電機的噪聲水平。依負載轉矩和速度的不同，電機和傳動單元的總效率可以提高1%到 10% O它輸出恒定轉矩以達到運行平穩的目的，典型的傳動單元是以使電機磁通矢量按圓型旋轉的模式來控制電機磁通的。但當在弱磁點之上操作時(弱磁點頻率典型為50或60Hz)，不可能達到100%的輸出電壓，傳動單元的峰值負載能力要低于全電壓時的負載能力。如果選擇六角形的磁通控制則在弱磁點以下，選擇圓型磁通旋轉模式；而在弱磁范圍以內按六角形模式控制。當頻率從弱磁點的100%增加到120%時，應用模式也逐漸改變，使用六角形磁通模式，能夠達到最高電壓輸出，并且尖峰負載能力要比圓型旋轉磁通模式時聞。[0023]它通過采用變頻司控，在操作性能、安全性能、牽引性能及節能效果上均明顯優于傳統的司控。并具有如下保護功能I)可監控保護堵轉保護負載保護電機缺相電機熱保護2)預設故障保護過電流(I. 65 2. 17) Imax 過電壓1.3Ulmax欠電壓0. 65Ulmax短路它適用于2. 5T至18T全系列防爆特殊型蓄電池變頻調速電機車，控制電機車啟動、調速、前進、后退、制動等。且適用環境廣，a.海拔不超過1200m，1200m以上降容使用，每升高IOOm額定輸出減少1% ；b.周圍空氣溫度_20°C +40°C ；c.最濕月的月平均最大相對濕度不大于95%，同月月平均最低溫度不大于+25°C;d.相對于正常位置的傾斜度不大于10° ;e.相對于機車的垂直、橫向和縱向具有頻率f為f 50Hz的正弦振動，其振幅不大于A, A為A=25/f當 f■為 I IOHz 時；A=250/f2 當 f■為 10 50Hz 時。f.相對于電機車的縱向，具有加速度不大于30m/S2的沖擊；g.在具有甲烷和煤塵爆炸性氣體混合物的煤礦井下；k.無足以破壞絕緣和腐蝕金屬的有害氣體的環境中。本實用新型的變頻器原理具有如下特性
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權利要求1.一種蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于它包括電容濾波單元、三相逆變單元、DTC控制單元及手動控制單元，直流電壓經過電容濾波后，進入三相逆變單元及DTC控制單元，由DTC控制單元對三相逆變單元進行控制實現變頻調速。
2.根據權利要求I所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于所述三相逆變單元采用由IGBT組成的三相逆變橋路。
3.根據權利要求I所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于所述DTC控制單元采用直接轉矩控制技術制作而成的DTC控制板。
4.根據權利要求I所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于所述DTC控制單元上設置有手動控制單元。
5.根據權利要求I所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于DTC控制單元內的傳動單元在弱磁范圍以內按六角形模式控制，即電機磁通矢量采用六角形的磁通進行控制。
6.根據權利要求I或6所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于采用直流勵磁，即在電機啟動前由傳動單元自動給其勵磁，該功能保證電機能具有高達300%電機額定轉矩的最大啟動轉矩。
7.根據權利要求I或6所述蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，其特征在于采用直流抱閘實現制動功能，即可將電機定子鎖定在零速，當速度給定和電機速度均降到預設和直流保持速度以下時，傳動單元使電機停止并將直流注入電機；當速度給定再次超過直流保持速度時，傳動單元重新開始正常工作。
專利摘要一種蓄電池電機車用隔爆型變頻調速控制器，它屬于一種變頻器。它主要是解決現有電機車運行不平穩電、上下坡道時難以實現勻速運行，且在下坡道時可能產生速度失控現象等技術間題。其技術方案要點是它包括電容濾波單元、三相逆變單元、DTC控制單元及手動控制單元，直流電壓經過電容濾波后，進入三相逆變單元及DTC控制單元，由DTC單元對三相逆變單元進行控制實現變頻調速，所述三相逆變單元采用由IGBT組成的三相逆變橋路。它性能可靠，結構簡潔，維修方便。
文檔編號H02P23/03GK202798571SQ20122014897
公開日2013年3月13日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者周建華 申請人:湘潭創星電氣有限公司