[发明专利]矿用电力机车V-MOS调速控制器

说明书

本发明涉及一种电力机车功率场效应管（V-MOS）调速控制器，适用于矿用蓄电池机车、架线电力机车的调速控制。

目前矿用电力机车和蓄电池机车的调速控制装置，基本上采用电阻式调速装置，这种装置在起动和调速过程中耗电大，电效率低，转换时易产生火花，触头损坏严重，影响机车运行，並且不能进行无级调速。最近出现的晶闸管斩波调速装置，虽然克服了电阻式调速装置上述缺陷，但由于晶闸管开关速度慢，导通后具有自锁特性，因此晶闸管调速装置存在着下列缺点：（1）工作频率低于2KHZ，节能不够显著，响应速度较慢，限流特性差，特别是低速时电流连续性差;（2）关断晶体管用的换相电容器、换相电感体积大、重量重，换相电感损耗大，（3）晶闸管元件抗干扰能力差，工作中难免出现失控。

本发明目的旨在提供一种高效节能、无级调速、体积小，既能适用于蓄电池机车、架线电力机车单电源调速控制，又能实现蓄电池和架线电力机车多电源共用的调速控制器。

本发明采用的技术方案，用V-MOS功率管构成高频斩波器;並在此基础上增设转速调节、充电转换电路和供电电源转换装置。由于V-MOS管是高频元件，作为斩波器的核心，改变其控制极脉冲的占空比，即可改变斩波器输出电压，达到无级调速目的，而且具有很高斩波频率（高达50KHZ），使得滤波元件的体积、重量远低于晶闸管电路中的滤波元件，从而减少整机体积损耗。增设的转速调节、充电转换电路能使控制器在正常运行时处于调速工作状态，机车停止运行时转入由架线电源通过V-MOS斩波器向蓄电池充电，增设的供电电源转换装置能使该调速控制器能适应不同的供电电源。

本发明的详细技术内容由实施例及其附图给以进一步说明。

图1是实施例矿用电力机车调速控制器的电路框图。

图2是实施例电原理图。

由图1，实施例的工作流程电路包括供电电源转换电路，抗干扰、抗冲击电路、V-MOS高频斩波电路、输出滤波指示电路、调速、充电转换电路、电机正反转控制电路（至负载直流电动机）。

供电电源转换装置实际上是一个手动转换开关XK₁，该手动转换开关XK₁串接在供电电源和高频斩波器输入端之间。转换开关的各输入端分别接不同的供电电源，实施例为二种电源。

抗干扰、抗冲击电路是为防止该控制装置和外电路工作相互干扰而设置的，由电感LD、电容C₁和压敏电阻MYL₁组成，设置在高频斩波器输入端与供电电源之间。

V-MOS高频斩波（器）电路是调速控制装置的核心电路，由V-MOS功率管组成，视机车电动机功率可由若干数量V-MOS管并接，本实施例采用50只（图中V₁-V₅₀）并接，V-MOS功率管的源极与供电电源（或通过抗干扰、抗冲击电路接供电电源）连接，控制极与高速驱动电路的输出端连接，漏极接输出滤波电路的输入端。控制送入控制极的脉冲占空比，即可调压，实现无级调速。

输出滤波指示电路由电感L₁、电容C₃、C₄组成，图2中，二极管VD₁、VD₂为高频续流二极管，确保低速电流的连续，减 少电流波动和电机铁芯的损耗，提高了机械特性，电流表A、电压表V用于指示输出直流电压、电流。

调速、充电转换电路是一个调速、充电转换开关XK₂，该开关接在滤波电路的输出端，其常闭触头接电机正反转控制电路的输入端，常开触头接供电电源蓄电池充电端。正常运行时把开关拨至调速位置，停车转入充电位置，由550V电源通过V-MOS斩波器向90-140V的蓄电池充电。