[發明專利]一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車及控制方法

有效

• 申請號: 202010736217.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111806326B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 李宗;張亮;謝和平;房康寧;張莉;張亞鵬;王冠;李斌;毛家松;于振華;顧程鵬
• 申請（專利權）人: 徐州徐工礦業機械有限公司
• 主分類號: B60L7/10
• 分類號: B60L7/10;B60P1/04;H02K9/19;H02K7/18;H02P27/08;H02P5/46
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 田鵬山

本發明公布一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車及控制方法，屬于車輛控制技術。發動機連接永磁發電機，永磁發電機連接電驅系統，電驅系統連接永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ，永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ分別和輪轂系統Ⅰ、輪轂系統Ⅱ連接；電驅系統包括驅動控制器、PWM整流器、逆變器、輔助變頻系統、斬波電路、制動電阻；電驅系統根據永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ的負載調節永磁發電機的輸出功率；在制動時，永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ發電向電驅系統提供能量。本發明連接方式簡潔、可靠，采用PWM整流電路，可控性強；永磁電動機低速效率高、能量密度高，控制簡單；充分利用永磁電動機制動能量，節能性好，適用性強，節能效果顯著。

技術領域

本發明涉及一種電機控制系統，具體是一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車及控制方法，屬于車輛控制技術。

背景技術

隨著電機及控制技術的發展，越來越多的大型礦用設備采用電傳動方式，包括電動挖掘機、電鏟、電動裝載機和礦用電傳動自卸車。尤其是電傳動礦車，在大型礦山土石方運輸方面占據了絕對優勢。驅動系統簡潔，充分利用發動機的控制特性，將發動機轉速和功率始終保持在最優，所以礦用電動車輛可以最大化降低車輛能耗，提高運輸效率。目前，工程機械生產商都在進行礦用電傳動自卸車的研發。電傳動自卸車與機械傳動自卸車相比，結構簡單，維護方便，大大降低了運行成本，提高生產效率。

而目前在運行的礦用電傳動自卸車主要采用電勵磁發電機和交流異步電動機，控制復雜，效率低，尤其電動機在低速運行時發熱過多，給散熱系統帶來很大考驗。永磁電機與交流電機相比，體積小，功率密度大、控制簡單，效率高，尤其在低速區也能保證較高效率。我國稀土資源豐富，可以充分利用這一優勢，發揮永磁電機的優點，提高車輛運行效率。

發明內容

本發明的目的是：提供一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車及控制方法，實現對永磁發電機、永磁電動機的有效控制，在制動時充分利用回饋能量支撐輔助系統工作。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車，發動機連接有永磁發電機，永磁發電機通過電纜連接有電驅系統，電驅系統通過電纜連接永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ，永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ分別和輪轂系統Ⅰ、輪轂系統Ⅱ連接；所述電驅系統包括驅動控制器、PWM整流器、逆變器、輔助變頻系統、斬波電路、制動電阻；所述驅動控制器連接PWM整流器、逆變器，驅動控制器接收永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ的轉速信息；所述PWM整流器連接永磁發電機、逆變器；所述輔助變頻系統、制動電阻連接在PWM整流器、逆變器之間，制動電阻前設有所述斬波電路；所述逆變器分別連接永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ。

其進一步是：所述電驅系統的PWM整流器中集成接觸器，控制發電機和電驅系統連接電路的通斷；電驅系統通過PWM整流器控制發電機輸入驅動系統能量，再通過逆變器分配到永磁電動機Ⅰ和永磁電動機Ⅱ。

所述電驅系統根據永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ的負載調節永磁發電機的輸出功率；在制動時，永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ發電向電驅系統提供能量。

所述發動機和永磁發電機通過彈性聯軸器連接，發電機轉子采用雙軸承結構。

所述永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ在制動時向電驅系統輸入能量，一部分通過輔助變頻系統驅動自卸車輔助系統，一部分通過制動電阻消耗。

所述永磁發電機、永磁電動機Ⅰ和永磁電動機Ⅱ通過水冷散熱。

所述電驅系統中輔助變頻系統向散熱系統提供能量；所述散熱系統包括電驅系統散熱風機、水冷散熱風機和制動電阻散熱風機，輔助變頻系統根據電驅系統溫度、電機水溫實時調節散熱系統的散熱功率。

一種永磁電機牽引礦用電傳動自卸車的控制方法，包括如下步驟：

在牽引狀態時，電驅系統中的PWM整流器根據永磁電動機Ⅰ和永磁電動機Ⅱ的功率調節永磁發電機輸出功率，永磁電動機Ⅰ、永磁電動機Ⅱ分別驅動輪轂系統Ⅰ、輪轂系統Ⅱ，帶動車輛運轉；