[發明專利]輪胎起重機回轉控制系統

無效

• 申請號: 201110055022.4
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102107820A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 胡吉全;唐靜;陳永興
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B66C13/22
• 分類號: B66C13/22;B66C23/84
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及輪胎臂架式起重機電機調速控制領域，特別是涉及一種輪胎起重機的回轉控制系統。

背景技術

輪胎臂架式起重機是港口碼頭和各種建筑工程常見的裝卸機械，可以長距離行駛，靈活轉換作業場地，機動性好。其工作特點是循環、重復、間歇作業，頻繁將數噸到幾十噸的貨物提升，經過運行機構、回轉機構或變幅機構把貨物搬移到目的位置。由于在超大負荷變化下，特別是港口碼頭的高時效性，要求輪胎起重機較短時間內就能完成啟動和制動，這就要求起重機的回轉機構能夠快速、平穩地運行。當前起重機的回轉控制領域多采用分檔的串聯不同電阻的降壓技術或可控硅驅動的回轉控制器，這些技術運行不平穩、可靠牲差、體積大、線性差、控制系統復雜，且不能準確而有效地控制起重機的回轉力度和角度；雖然也應用變頻控制技術，但效果并不十分理想，在輪胎起重機上運用效果都欠佳。因此一種結構簡單、性能好、成本低且運行平穩的專用于輪胎起重機的回轉控制系統是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種輪胎起重機回轉控制系統，以解決已有的回轉控制器運行不平穩、體積大、線性差、控制系統復雜、成本高且效果不理想的問題。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的輪胎起重機回轉控制系統，設有控制電路，該控制電路包括電源電路、控制信號采集電路、電機換向控制電路、啟動時間設置電路、中央控制電路、光電耦合驅動電路、IPM驅動電機電路、異常信號反饋電路、報警電路和消除自感電勢電路，其中：所述控制信號采集電路、電機換向控制電路、啟動時間設置電路、報警電路分別通過導線與中央控制電路連接；所述消除自感電勢電路與IPM驅動電機電路連接；所述中央控制電路與IPM驅動電機電路通過光電耦合驅動電路、異常信號反饋電路相互連接。

所述IPM驅動電機電路由兩個IPM模塊內四個IGBT管全橋連接，其中：工作時只導通對邊的兩個IGBT實現單邊工作，另一對邊的兩個IGBT斷開。

所述控制信號采集電路和電機換向控制電路把控制信息輸入中央控制電路，并由中央控制電路內的微控制器編程輸出PWM波，且PWM波的占空比可調，使輪胎起重機的回轉機構實現軟啟動。

所述啟動時間設置電路由一個電位器接至微控制器的A/D端口構成，其兩端分別接5V電源和地，當調節電位器時，可設置啟動時間。

所述中央控制電路是弱電控制部分，IPM驅動電機電路是強電驅動部分，兩個部分通過IPM專用光電耦合模塊電路實現光電耦合驅動，使強電、弱電隔離。

所述消除自感電勢電路由快速二極管、泄放電阻和泄放電容構成，它們分別接在輪胎起重機的回轉電機的兩端。

所述異常信號反饋電路包括低速光耦模塊，其將IPM驅動電機電路中的IPM模塊檢測到的異常信號送到中央控制電路中的微控制器作中斷處理，若有異常立即關斷整個控制電路。在關斷整個控制電路的同時，可通過報警電路發出報警信號，并發出零速信號給輪胎起重機的PLC控制系統進行制動。

所述報警電路通過導線與中央控制電路中的微控制器相連。

本發明設有電源電路，該電源電路包括DC/DC模塊，DC/DC模塊把起重機蓄電池的24V電源轉換為四組獨立的電源：一組5V電源給中央控制電路及異常信號反饋電路；三組15V電源分別給IPM驅動電機電路中四個IGBT管和與之相連的異常信號反饋電路，其中兩個接負驅動電源的IGBT與其異常信號反饋電路共用一組15V電源。

本發明與現有技術相比具有以下主要的優點：

1.結構簡單：四個IGBT管全橋連接，提高了電機驅動電壓，工作時只導通對邊的兩個IGBT實現單邊工作，另一對邊的兩個IGBT斷開，簡化了控制電路，降低了對動力電源濾波的要求，使工作效率更高。

2.微控制器編程控制IPM模塊，減少噪音，改善線性度，實現了回轉電機真正的軟啟動。

3.IPM模塊把IGBT和驅動電路集成在一起，內部還有過電壓，過電流和過熱等故障檢測電路，并可將檢測信號送到微控制器作中斷處理，因此既省去了單獨運用IGBT所需的驅動電路，使控制系統結構更簡單，又增加了系統的安全穩定性，使控制系統更顯智能化。

4.強弱電完全隔離，每個IGBT的控制電壓也相互獨立，減少了相互干擾和電源安全隱患。

5.可以控制輪胎起重機的回轉系統快速、平穩工作。

微控制器通過采樣外部控制手柄的電壓值控制IPM模塊的輸出改變電動機線圈上的電流方向，實現電動機正反向控制，且可通過發光二極管顯示工作狀態，使控制精度更高、控制方式更靈活。