[实用新型]挖掘机电调节励磁装置

说明书

本实用新型涉及一种大型挖掘机的电气控制设备。

挖掘机是矿山常用的电气设备，在我国大多数矿山都能见到它，目前矿山使用的挖掘机基本上是采用磁性触发器控制的可控硅励磁的直流发电机一直流电动机控制模式，它具有维护简单，技术成熟，可靠性高等优点。但磁性触发器毕竟是一个电磁元件，在控制性能上不太理想，存在许多缺陷，表现在系统动态响应慢，动态指标欠佳，磁性触发器有固定的时间常数，对于由多系统组成的挖掘机，难以满足不同系统对动态特性的要求，从系统结构看，磁性触发器组成的调节系统，电压调节器和电流调节器共用一个环，它所实现的挖掘机特性不理想，电流环在起动过程中的主导作用不能充分体现，电机的最大起动力矩维持时间不长，电机后劲不足，转速降较大，故不能保证电机长时间的最大出力，若要保证较长时间的最大出力，必须提高截止点电流，这样不利于电机换向，影响电机寿命，对于提升系统，磁性触发器不能针对提升、下放工况的不同而实现不同的特性，难以提高工作效率，此外，现有挖掘机需调节器件较多，故结构成立体布局，不便于维修。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，技术指标好的挖掘机电调节励磁装置。

本实用新型是用如下方式实现的：

本实用新型挖掘机电调节励磁装置采用电压、电流双闭环调速系统，由电流内环和电压外环构成，在电机起动过程中都保证具有最大力矩，同时在电机的运行阶段电机电枢电压参与对挖掘机特性的调节，电机电枢电压越高，截止点电流越小，电机电枢电压越低，截止点电流越大，可以认为P＝IU为一个常量，以保证电机的正常出力，此装置可改善提升系统下放工况的特性，提高工作效率，其系统动态，响应快，且可针对不同的系统进行变参数调节，在结构上，由于该电调节励磁装置此磁性触发器的控制装置大量减少了调节电位器等元件，故磁性触发器的控制柜中三个环节的摇门可全部取消，同时主回路采用功率模块，可进一步优化结构，便于维修降低成本，对于我国目前矿山使用的成千上万台挖掘机的改造而不必大动结构。

图1是本实用新型电路方框图；

图2是本实用新型稳压电源电路原理图；

图3是本实用新型给定积分器和逻辑封锁电路原理图；

图4是本实用新型电压调节器和电流调节器电路原理图；

图5是本实用新型电压反馈电路和电流反馈电路及特性适配电路原理图；

图6是本实用新型脉冲电路触发电路原理图；

图7是本实用新型整流原理图。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

挖掘机电控系统是由提升、推压、回转、行走四个控制环节构成，其中回转和行走共用一个控制系统，每个控制系统的工作原理基本上相同，都是通过控制发电机磁场的大小和方向，从而改变发电机电枢电压的大小和方向而对电动机进行调速的，以下是一个控制环节的原理说明：如图1所示，本实用新型挖掘机电调节励磁装置是由主令控制器Wg提供正反给定信号；给定积分器GJ将阶跃的给定信号转化为具有一定斜率上升的给定信号Ugu；电压反馈电路FKU对电机电枢电压进行隔离采样，取出电压给定Uf；电流反馈电路FKI对电机电枢电流进行隔离采样，取出电流反馈信号If；电压调节器YT综合给定信号Ugu和电压反馈信号Uf对电枢电压进行无静差调节，它的输出即为系统的电流反馈信号Ugi；电流调节器LT综合电流给定Ugi和电流反馈信号If对电枢电流进行无静差调节，它的输出即为系统的移相控制信号UK；逻辑封锁电路HL1根据主令信号的大小对电压调节器YT，电流调节器LT进行开放或封锁，根据主令信号的极性对触发脉冲组别进行选择；脉冲触发电路CF1和CF2根据同步信号UT形成脉冲，根据移相信号UK的大小进行移相，对可控硅进行控制；整流电路ZL1和ZL2向发电机励磁绕组提供可变的励磁电压，从而对励磁电流进行调节；特性适配电路TXSP根据电枢电压的大小参与改变电压调节器输出限幅值，从而改变主回路电流的最大值，而实现挖掘机特性。本实用新型挖掘机电调节励磁装置的工作原理是：如图2所示由变压器T输出经二极管V2-V5和V6-V9组成两个整流桥输出经稳压集成电路N15和N16输出P、M、N直流电源，变压器T另一绕组输出同步信号UT。如图3所示：主令控制器Wg送来的给定信号Ug经3、4脚输入，由霍尔电压传感器N1隔离采样，再由运算放大器N2A和N2B组成的给定积分器，将阶跃给定信号转化为具有一定斜率上升的给定信号Ugu，此信号作为系统的电压给定输入至下一环节电压调节器YT。如图4所示由运算放大器N3以及外接电阻、电容和二极管构成的电压调节器YT是一个PI调节器，它综合电压给定信号Ugu与电压反馈信号Uf得到电压偏差信号实现对系统电压的无静差调节。电压调节器YT的输出Ugi即为系统的电流给定。电压反馈信号Uf是由1、2脚输入经霍尔电压传感器N8隔离放大后送至电压调节器YT输入口的，如图5所示，此信号同时送入由运算放大器N7B、N7C、N7D以及外接电阻和二极管构成的特性适配电路TXSP，参与对电压调节器YT输出限幅值的控制，当电枢电压较高时，特性适配电路TXSP输出值减小，电压调节器YT输出的最大电流给定减小，当电枢电压较低时，特性适配电路TXSP输出值增加，电压调节器YT输出的最大电流给定增加，从而实现理想的挖掘机特性。如图4所示，由运算放大器N4以及外接电阻、电容和二极管组成的电流调节器LT是一个PI调节器，它综合电流给定Ugi和电流反馈If实现对系统电流的无静差调节。电流调节器LT输出一路移相控制信号UKZ以及经反相器N输出另一路移相控制信号Ukf。如图5所示，电流反馈信号If是由5、6脚输入经霍尔电压传感器N6隔离放大后送至电流调节器LT输入口的。如图3所示逻辑封锁电路HL1是由运算放大器N5A、N5B和与非门D1D、D1B、B1A组成的逻辑封锁电路，输出至脉冲触发电路CF1、CF2和电压调节器YT和电流调节器LT，根据主令信号极性开通一励磁桥，封另一励磁桥，限制双拍开放，同时当主令手柄回零时对电压调节器YT和电流调节器LT实现锁零。如图6所示，脉冲触发电路CF1、CF2是由脉冲发生器N11(KJ004)和N12(KJ004)根据电流调节器输出的移相控制信号UKz、UKf和电源同步信号UT形成脉冲并对脉冲进行调制和放大，对励磁桥进行移相触发，对励磁电流进行控制，在此电路中，N17(KJ042)起脉冲调制作用，场效应管V34、V35、V42、V43起脉冲放大作用，正组桥脉冲由脉冲变压器T1、T2隔离，从13-14、15-16脚输出。反组桥脉冲由脉冲变压器T3、T4隔离，从17-18，19-20脚输出。整流电路ZL1和ZL2。如图7所示，分别由一块可控硅模块和一块二极管模块构成单相半控桥对发电机磁场绕组供电，正组桥由IL1、IL2输出，反组桥由IL3、IL4输出。发电机F为双他激绕组，通过分别控制两绕组电流的大小和方向，从而控制电枢电压的大小和方向，而对电动机D进行调速控制。