[发明专利]用于悬臂式煤矿掘进机的截割变频控制装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于悬臂式煤矿掘进机的截割变频控制装置及其控制方法，装置包括预充电及开关单元、输入电抗器、整流器、中间直流回路、逆变器、控制器和传感器单元，预充电及开关单元的输出端依次通过输入电抗器、整流器、中间直流回路、逆变器给悬臂式煤矿掘进机的掘进电机供电，控制器的输出端与逆变器的受控端相连。方法步骤包括：首先判断是否需要再生制动，当需要再生制动时，以中间直流回路的电压作为反馈量生成负向转矩闭环控制量，并将负向转矩闭环控制量输出至逆变器以控制电机进行再生能量消耗。本发明不需要斩波电路即可实现再生能量消耗，具有能够节省材料成本、减小安装空间、改善变频器电控箱的散热、实施方便的优点。

技术领域

本发明涉及悬臂式掘进机截割变频控制技术，具体涉及一种用于悬臂式煤矿掘进机的截割变频控制装置及其控制方法。

背景技术

悬臂式掘进机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体的工程机械，主要用于截割任意开关断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。

由于掘进机实际工作时，经常截割的煤岩突然变得较软或操作员突然将截割头退出煤壁时，机械系统会存在一定的转动惯量，截割头的负载突然变轻或几乎卸载，实际上就是变频器的负载突然变轻或几乎卸载，造成转速飙升，致使变频器频繁产生再生能量，变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量到达中间直流回路，会使中间直流电压上升，这是很危险的。目前变频器一般都使用斩波电路再外加制动电阻来实现再生能量的消耗。尤其是在系统惯量比较大时，现有技术一般使用斩波电路再外加制动电阻来实现再生能量的消耗。变频器通常是开启斩波电路，通过斩波管和斩波电阻将再生能量消耗掉，以保证变频器中间直流电压不过压，使其正常工作。但斩波电路无疑需要更大的空间来安装斩波管和斩波电阻，也是两个发热源。变频器电控箱是一种防爆型式电气设备外壳，能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性气体环境的点燃；正因为变频器电控箱是一种隔爆型的密闭箱体，一是不利于电气元器件的散热，二是由于变频器电控箱的外形尺寸受悬臂式煤矿掘进机的外形尺寸的制约，不可能设计太大，因此也不利于过多电气元器件安装。但是在系统惯量较小时，有时为了节省费用而省去制动电阻，当变频器在工作再生制动状态时，只能加大变频器斜坡控制时间或靠变频器“死扛”来消耗再生能量。但是，这种方式下，变频器很容易因再生能量的问题报警而停止工作，甚至因再生能量过大产生故障而损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种不需要斩波电路即可实现再生能量消耗，能够节省材料成本、减小安装空间、改善变频器电控箱的散热、实施方便的用于悬臂式煤矿掘进机的截割变频控制装置及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种截割变频控制装置的截割变频控制方法，所述截割变频控制装置包括预充电及开关单元、输入电抗器、整流器、中间直流回路、逆变器、控制器和传感器单元，所述预充电及开关单元的输入端和电源相连，所述预充电及开关单元的输出端依次通过输入电抗器、整流器、中间直流回路、逆变器给悬臂式煤矿掘进机的掘进电机供电，所述传感器单元包括电流传感器、电压传感器和速度传感器，所述电流传感器串接于逆变器的输出端，所述电压传感器并联连接于中间直流回路的直流母线之间，所述速度传感器装设于悬臂式煤矿掘进机的掘进电机输出轴上，所述电流传感器、电压传感器、速度传感器分别与和控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与逆变器的受控端相连，截割变频控制方法的步骤包括：

1）通过电流传感器检测逆变器输出至掘进电机的工作电流、通过电压传感器检测中间直流回路的电压，将中间直流回路的电压减去预设的电压允许值得到当前电压偏差值；如果掘进电机的工作电流小于预设阈值、当前电压偏差值超过预设的允许范围，则判定截割变频控制装置需要再生制动，跳转执行步骤3）；否则，判定截割变频控制装置不需要再生制动，跳转执行步骤2）；