[發明專利]一種直流斬波調速電機車的閉環調速裝置和方法

有效

• 申請號: 201610110182.7
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105751918B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 南世卿;王亞東;于曉鵬
• 申請（專利權）人: 河北鋼鐵集團礦業有限公司
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;H02P6/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 劉偉

技術領域

本發明涉及一種閉環調速裝置和方法，尤其是一種直流斬波調速電機車的閉環調速裝置和方法，屬于電機車控制技術領域。

技術背景

直流斬波調速的電機車廣泛應用于各種鋼廠、礦山、焦化廠等大宗物料生產企業的物料長距離軌道運輸。新型電機車的斬波器控制IGBT導通的脈沖寬度，頻率不變，簡稱“定頻調寬”。老型號電機車的斬波器是控制可控硅的導通頻率，觸發脈沖寬度不變。如圖1所示，電機車由人工手動駕駛時，司機根據需要調節控制器手柄提高脈寬或頻率、降低脈寬或頻率。脈寬或頻率越高，直流電機輸出功率越大，從而帶動電機車行駛的速度越快，當需要降低速度時降低脈寬或頻率，需要快速減速或停車時，投入電阻制動。但是這種人工開環控制的速度穩定性和運輸效率受人為因素影響很大。

發明內容

本發明目的是提供一種直流斬波調速電機車的閉環調速裝置和方法。

為解決上述技術問題的， 本發明采用的技術方案是：

技術方案一：

一種直流斬波調速電機車的閉環調速裝置，包括旋轉編碼器和PLC；PLC安裝在所述電機車上；所述旋轉編碼器安裝在所述電機車的一個車軸上；所述旋轉編碼器將檢測到的電機車速度信息輸出至所述PLC的的高速脈沖計數器；所述PLC根據轉編碼器的信號檢測出所述電機車的運行速度和方向，與電機車的預設運行速度和方向對比生成控制信號的脈寬或頻率，由所述PLC的高速脈沖輸出接口輸出至電機車的斬波控制器；所述斬波器將PLC的脈沖信號放大，將其用于控制電機車直流電機的輸出功率。

所述旋轉編碼器與車軸同步旋轉，旋轉編碼器輸出的脈沖頻率與車軸轉速成正比例關系。

所述PLC也可以使用模擬量輸出模塊將與控制輸出速度成正比關系的電壓信號直接輸送至驅動電路，驅動電路輸出給斬波器的脈沖可調占空比的脈沖或頻率與輸入的信號電壓成線性比例。

所述PLC根據轉編碼器的輸出信號計算得出的電機車的運行速度，將其與預先設定的速度對比進行PID運算，調節控制信號的占空比或頻率值，將控制信號輸出至斬波控制器，當運行速度超出預設速度的設定范圍時，PLC關斷控制信號的輸出，并切入電阻減速制動。

所述旋轉編碼器AB正交模式。

所述PLC采用PID和PWM組件測定電機車行駛速度，將其與預定的速度對比運算，輸出可調的脈沖占空比或頻率值的波形至斬波控制器。

技術方案二：

一種用于權利要求1所述的直流斬波調速電機車的閉環調速裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：所述PLC接收所述旋轉編碼器采集的電機車行駛速度信息；

步驟2：所述PLC將測定的電機的運行速度和方向與所述電機車的預設運行速度進行對比運算，使用所述PLC內置的PID運算組件，將脈沖占空比或頻率值可調的控制信號輸出至斬波器；

步驟3：判斷所述電機車的運行速度是否在預定的速度范圍之內；如果是，轉向步驟10，否則轉向步驟4；

步驟4：判斷所述電機車的運行速度是否低于預定的速度范圍的下限，轉向步驟6，否則，轉向步驟5；

步驟5：判斷所述電機車的運行速度是否高于預定的速度范圍的上限，如果是，轉向步驟7，否則轉向步驟10；

步驟6：所述PLC提高輸出控制信號的脈沖的占空比或頻率值，使電機車的運行速度等于所述電機車的預定運行速度，轉至步驟10；

步驟7：判斷判斷所述電機車的運行速度是否高于預定速度的預設極限，如果是，轉向步驟8，否則，轉至步驟9；

步驟8：所述PLC關斷控制信號的脈沖輸出，通過控制制動電阻投入的數量使剎車減速，直到電機車的運行速度等于所述電機車的預定運行速度時，再啟動PLC的控制信號的脈沖輸出，轉向步驟10；

步驟9：所述PLC降低輸出端控制信號的脈沖的占空比或頻率值；直至電機車運行速度等于所述電機車的預定運行速度，轉向步驟10；

步驟10：保持當前的輸出脈沖的占空比或頻率值不變，轉向步驟1。

采用上述技術方案，本發明的有益效果是：

1、本發明速度穩定性，控制系統根據機車負載大小、軌道坡度的變化自適應調整脈寬（或頻率），有效節約電能損耗，極大提高運輸效率。

2、本發明當電機車速度超過給定值的一定范圍之后，PLC關斷脈沖輸出，控制制動電阻投入的數量剎車減速，可以實現高精度的定速控制且超速保護，實際行駛速度與給定速度誤差不超過0.5km/h。