基本信息
- 项目名称：
- 新型矿用蓄电池电机车斩波调速司控器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本控制器以单片机为控制核心，三菱驱动IGBT对矿用电机车进行斩波调速，代替了原有的串电阻调速，调速平滑、节能、体积小、效率高，并加入各种保护，如过压、过流、短路等使系统运行更稳定。
- 详细介绍：
- 针对矿井内瓦斯环境下的蓄电池电机车，研制了一种隔爆型直流斩波调速系统。该系统以ATmega16单片机为控制核心，采用在线估计算法对无速度传感器直流电机进行PWM转速控制。系统电源模块化、强弱电完全隔离、功率IGBT模块采用专用厚膜驱动模块驱动，提高系统可靠性，减少故障率。具备完善的过压、欠压、短路保护、IGBT模块保护及能耗制动等功能。解决了传统串电阻调速方法带来的发热、浪费电能等问题。工业现场实验表明该系统操作简单，运行可靠，调速性能平稳准确，具有较好的应用前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 矿用蓄电池式电机车一直是井下煤矿运输的主要方式，但现有的调速方式主要为串电阻调速，其操作不便、耗能大、对触头冲击大、电机车易损坏，所以用PWM斩波调速技术代替串电阻调速，节省能源、操作方便。
科学性、先进性
- 此控制器由单片机为控制核心，具有过压、欠压、过流保护、平稳起动等功能。通过PWM波形输出，能够自动控制电流与输出力矩的关系并实现无级调速。故障时，输出报警信号，维修方便。 控制器适用于直流母线电压在60V-300V范围内的斩波调速电机车，起动时间可调，并带有IGBT保护功能。双司机控制时，具有电气互锁功能。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室 阶段
技术转让方式
- 可签协议转让
作品可展示的形式
- 图纸、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 以IGBT为主开关管的直流斩波调速器, 用单片机统一控制， 操作灵活, 调速性能好, 维修方便, 成本低, 经济实用。 会对煤矿的节能和高效率做出很大的贡献，并带来很好的经济效益和社会效益, 对于煤矿运输安全起到了积极作用。
同类课题研究水平概述
- 矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离对运输，运输对象为煤炭、矸石、材料、设备、人员，蓄电池式电机车主要用于高浓度的矿井中。 自从上世纪30年代我国从欧美国家引入了有轨运输方式。煤矿电机车就逐渐成为井下运输和长距离运输的主要形式，电机车调速一直采用串电阻调速，这种调速方式的特点是操作、维修都比较简单，而且适应性也比较强，但调速不平滑，对电机车的齿轮和直流电动机有较大的冲击，而且这种调速方式的最大弱点是有大量的电能消耗在电阻发热上，能耗太大。直流斩波调速在欧洲于60年代末试制成产品，日本90年代初也开发出以大功率晶体管GTR为功率开关的斩波调速器。 随着半导体工业的发展和直流调速理论的更新，将直流斩波调速推向了实用阶段。我国于90年代开始引进国外技术，采用IGBT功率模块作斩波开关，使用PWM控制方法，试制成功了电机车直流斩波调速器。直流斩波调速与串电阻调速的同类电机车相比，节能达20％以上，不仅调速平滑，而且电机车的爬坡能力也大大提高。 目前国内斩波调速电机车以有成型产品，技术基本自主，但还不是很成熟和稳定，作者根据具体实际需要，针对矿用5t-12t隔爆型蓄电池电机车，提出一种新型斩波调速控制理论。其新系统设计集成度高，抗干扰性强的控制板，将现有防爆壳体积减小一倍；增加电制动、制动时回馈电能的功能，充分达到节能目的；改善电源稳定性和IGBT驱动可靠性，设计新型IGBT驱动电路。
