专利名称:一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，属于无线电能传输系统。该无线供电系统由原边供电装置、原边数字控制单元、原边无线通信模块、副边接收及变换装置、副边数字控制单元、副边无线通信模块及传动小车组成。无线供电系统在运行时，通过原边数字控制单元控制原边磁能发射线圈中电流恒定，使副边拾取电压恒定，进而使调速装置调控传动小车在不同负载下匀速运行。传动小车通过无线方式供电，而不是采用传统的集电器装置供电，避免了因导电环和碳刷锈蚀、磨损以及绝缘受损而引起缺相、短路等运行事故的发生，减少了维护、维修的时间和成本，提高了耙式浓缩机的安全性能和选煤厂的经济效益。
【专利说明】一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种选煤厂沉降浓缩设备的无线供电系统，具体是一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统。
【背景技术】
[0002]随着选矿浮选工艺技术的普及应用，致使精矿矿浆内含有大量残余浮选药剂，比如捕收剂、工业淀粉、酸碱物等，上述各种废水通常需要进入耙式浓缩机进行澄清处理，对水进一步回收利用。
[0003]传统的周边传动耙式浓缩机在其中心筒位置固定有集电器装置，即直径较大的机械滑环装置，电源通过电刷、滑环和敷设在桁架上的电缆供给电机。由于耙式浓缩机在露天环境下工作，所处理的煤泥水全部由中心固定支筒流入，飞溅出的煤泥水使集电器安装地点周围十分潮湿，很容易使导电环和碳刷架锈蚀、碳刷在碳刷架中卡死等，造成碳刷与集电环接触不良。此外，碳刷和滑环之间长时间摩擦，容易受损和产生火花。在雨水天气，滑环绝缘材料易受损，容易发生单相接地短路。因为电机的三相电源都是靠集电器装置传送，只要任何一组碳刷出现接触不好或绝缘受损后出现短路等情况，就会造成电气故障，导致选煤厂停产，且其电气设备维修工作量大、费用高，使得选煤厂生产效益降低。
[0004]无线电能传输技术的实质是泛指一种借助存在于物理空间中的传能介质，如:高频功率磁场、电磁波、微波、RF无线电波等，实现将电能以电气隔离的形式由源极传输至受电极的全新电能供给模式，其有效地解决了电源的便捷、安全接入问题，解决了传统依靠电导体直接进行物理接触的电源直接接触式输电模式所带来的插电火花、积碳、不易维护、易产生磨损等问题，特别是在特殊环境下用电存在的安全隐患问题。无线电能传输技术具有环境亲和力强、绿色环保、便捷、灵活、安全等接触式电能传输模式所无法比拟的优点。随着该技术的进一步发展和成熟，基于无线电能传输模式的用电设备无线供电方式将变得切实可行，具有广阔的应用前景。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是要提供一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，解决目前采用集电器装置供电的周边传动耙式浓缩机存在的电气故障频发、安全性差、维修工作量大、经济效益低等问题。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:
[0007]所述的耙式浓缩机整体结构包括中心筒、中心柱、传动架、轨道、耙架、浓缩池、无线供电系统，其中轨道铺设在浓缩池上延外，绕浓缩池一周。
[0008]所述的无线供电系统由原边供电装置、副边接收及变换装置、原边数字控制单元、副边数字控制单元、原边无线通信模块、副边无线通信模块以及传动小车组成，其中原边供电装置、原边数字控制单元以及原边无线通信模块安装在轨道旁边，副边接收及变换装置、副边数字控制单元以及副边无线通信模块安装在传动小车上，原边数字控制单元的输出控制原边供电装置，副边数字控制单元的输出控制副边接收及变换装置和副边无线通信模块。
[0009]所述的原边供电装置由供电模块、原边磁能发射线圈、线圈电流检测模块组成，其中供电模块和原边磁能发射线圈相连接，供电模块为原边磁能发射线圈供电，线圈电流检测模块串联于原边磁能发射线圈。
[0010]所述的副边接收及变换装置由副边磁能拾取线圈、副边谐振补偿电路、副边整流滤波电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置以及电机电流检测模块组成，其中副边磁能拾取线圈通过副边谐振补偿电路与副边整流滤波电路相连，副边整流滤波电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置、电机电流检测模块依次顺序连接，电机电流检测模块串联于传动小车中电机的三相输入端。
[0011]所述的供电模块由交流电源、原边整流滤波电路、原边DC-DC变换电路、高频逆变电路、原边谐振补偿电路组成，其中交流电源、原边整流滤波电路、原边DC-DC变换电路、高频逆变电路依次顺序连接，高频逆变电路通过原边谐振补偿电路和原边磁能发射线圈连接。
[0012]所述的线圈电流检测模块和原边无线通信模块的输出端连接到原边数字控制单元的输入端，原边数字控制单元的输出端与原边DC-DC变换电路、高频逆变电路连接；电机电流检测模块和副边无线通信模块的输出端连接到副边数字控制单元的输入端，副边数字控制单元的输出端与副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置以及副边无线通信模块连接。
[0013]所述的原边磁能发射线圈铺设在轨道上，环绕浓缩池一周；副边磁能拾取线圈是螺旋式线圈，缠绕在拾取装置上；拾取装置为倒U形、半圆环形、半方环形中的一种。
[0014]所述的调速装置为交直交变频器。
[0015]所述的无线供电系统为提高系统的效率，在原边磁能发射线圈和副边磁能拾取线圈旁都安装有谐振补偿电路，降低系统的无功功率。
[0016]所述的原边数字控制单元和副边数字控制单元的控制芯片采用DSP芯片，DSP芯片产生的PWM脉冲控制原边DC-DC变换电路、高频逆变电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路以及调速装置工作。
[0017]有益效果:周边传动耙式浓缩机用传动小车通过无线方式供电，在轨道上铺设对应的原边磁能发射线圈，通过原边数字控制单元和副边数字控制单元控制原边供电装置和副边接收及变换装置中的电路工作，电能就通过磁场耦合的形式传送到副边接收及变换装置中，进而为传动小车中电机提供电源，实现了电机安全、可靠供电。
[0018]优点:与周边传动耙式浓缩机采用集电器装置供电方式不同的是，本实用新型的耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，实现了恶劣环境下的安全、高效、可靠供电，减少了露天环境下暴雨或煤泥水导致的电气事故发生的次数，使得维护、维修工作量大大减少，从而提高了耙式浓缩机的安全性和选煤厂的经济效益。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的周边传动耙式浓缩机结构示意图。
[0020]图2是本实用新型的原理框图。
[0021]图3是本实用新型的主电路及控制电路框图。
[0022]图4是本实用新型中电磁机构示意图。
[0023]图5是本实用新型的工作流程图。
[0024]图中，1、中心筒；2、中心柱；3、传动架；4、轨道；5、耙架；6、浓缩池；7、无线供电系统；8、原边供电装置；9、副边接收及变换装置；10、原边数字控制单元；11、副边数字控制单元；12、原边无线通信模块；13、副边无线通信模块；14、传动小车；15、供电模块；16、原边磁能发射线圈；17、线圈电流检测t吴块；18、副边磁能拾取线圈；19、副边谐振补偿电路；20、副边整流滤波电路；21、副边DC-DC变换电路；22、三相逆变电路；23、调速装置；24、电机电流检测模块；25、交流电源；26、原边整流滤波电路；27、原边DC-DC变换电路；28、高频逆变电路；29、原边谐振补偿电路；30、拾取装置。
【具体实施方式】
[0025]实施例1:本实用新型为一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，具体方案如下:
[0026]图1为周边传动耙式浓缩机结构示意图，耙式浓缩机整体结构包括中心筒1、中心柱2、传动架3、轨道4、耙架5、浓缩池6、无线供电系统7，其中轨道4铺设在浓缩池6上延夕卜，绕浓缩池6 —周。
[0027]图2中无线供电系统7由原边供电装置8、副边接收及变换装置9、原边数字控制单元10、副边数字控制单元11、原边无线通信模块12、副边无线通信模块13以及传动小车14组成，其中原边供电装置8、原边数字控制单元10以及原边无线通信模块12安装在轨道4旁边；副边接收及变换装置9、副边数字控制单元11以及副边无线通信模块13安装在传动小车14上。原边数字控制单元10的输出控制原边供电装置8 ;副边数字控制单元11的输出控制副边接收及变换装置9和副边无线通信模块13。原边供电装置8、原边数字控制单元10和原边无线通信模块12 —起安装在轨道4旁边方便了它们之间的信号传输；同样，副边接收及变换装置9、副边数字控制单元11和副边无线通信模块13 —起安装在传动小车14上也方便它们之间的信号传输。原边无线通信模块12和副边无线通信模块13之间的通信是通过无线方式实现。
[0028]图1中传动小车14中电机通过无线方式供电，传动小车14与传动架3连接在一起，传动小车14中电机通过减速装置带动辊轮沿着轨道4转动，从而使传动架3带着耙架5在浓缩池6中搅动。
[0029]所述的原边供电装置8由供电模块15、原边磁能发射线圈16、线圈电流检测模块17组成，其中供电模块15和原边磁能发射线圈16相连接，供电模块15为原边磁能发射线圈16供电，线圈电流检测模块17串联于原边磁能发射线圈16。
[0030]所述的副边接收及变换装置9由副边磁能拾取线圈18、副边谐振补偿电路19、副边整流滤波电路20、副边DC-DC变换电路21、三相逆变电路22、调速装置23以及电机电流检测模块24组成，其中副边磁能拾取线圈18通过副边谐振补偿电路19与副边整流滤波电路20相连，副边整流滤波电路20、副边DC-DC变换电路21、三相逆变电路22、调速装置23、电机电流检测模块24依次顺序连接，电机电流检测模块24串联于传动小车14中电机的三相输入端。
[0031]所述的供电模块15由交流电源25、原边整流滤波电路26、原边DC-DC变换电路27、高频逆变电路28、原边谐振补偿电路29组成，其中交流电源25、原边整流滤波电路26、原边DC-DC变换电路27、高频逆变电路28依次顺序连接，高频逆变电路28通过原边谐振补偿电路29和原边磁能发射线圈16连接。
[0032]所述的线圈电流检测模块17和原边无线通信模块12的输出端连接到原边数字控制单元10的输入端，原边数字控制单元10的输出端与原边DC-DC变换电路27、高频逆变电路28连接；电机电流检测模块24和副边无线通信模块13的输出端连接到副边数字控制单元11的输入端，副边数字控制单元11的输出端与副边DC-DC变换电路21、三相逆变电路22、调速装置23以及副边无线通信模块13连接。
[0033]所述的原边磁能发射线圈16铺设在轨道4上，环绕浓缩池6 —周。图4中副边磁能拾取线圈18是螺旋式线圈，缠绕在拾取装置30上；拾取装置30的形状为倒U形、半圆环形、半方环形中的一种；拾取装置30为强导磁材料，为原边磁能发射线圈16发射的磁场提供良好的回路，使得副边磁能拾取线圈18能更好的接收磁能；拾取装置30固定在传动小车14的底部，随传动小车14绕浓缩池6转动。原边磁能发射线圈16和副边磁能拾取线圈18之间距离很近，在耦合磁场的作用下实现电能无线传输。
[0034]所述的调速装置23为交直交变频器，调速装置23调控传动小车14中电机的转速，使其启动后匀速稳定运行。
[0035]原边整流滤波电路26是将交流电源25输出的交流电变换成直流电为原边DC-DC变换电路27供电；原边DC-DC变换电路27是将原边整流滤波电路26输出的直流电变换为所需大小的直流电为高频逆变电路28供电；高频逆变电路28是将原边DC-DC变换电路27输出的直流电变换为高频交流电提供给原边磁能发射线圈16，高频交流电流在原边磁能发射线圈16中流通时，在原边磁能发射线圈16附近产生高频交变的磁场；原边磁能发射线圈16发射磁能；副边磁能拾取线圈18拾取原边磁能发射线圈16发射的磁能，在副边磁能拾取线圈18中产生交流电；副边整流滤波电路20是将副边磁能拾取线圈18拾取的交流电变换成直流电供给副边DC-DC变换电路21 ;副边DC-DC变换电路21是将副边整流滤波电路20输出的直流电变换成所需大小的直流电为三相逆变电路22供电；三相逆变电路22是将副边DC-DC变换电路21输出的直流电变换为三相交流电供给调速装置23，调速装置23将三相逆变电路22输出的三相交流电变换成所需频率和幅值的交流电，从而为电机工作提供电源。原边整流滤波电路26和副边整流滤波电路20采用桥式不控整流电容滤波电路，高频逆变电路28采用单相半桥逆变电路、单相全桥逆变电路、推挽式单相逆变电路中的一种，三相逆变电路22采用三相桥式逆变电路。
[0036]在图3中，无线供电系统7为提高系统的效率，在原边磁能发射线圈16旁安装有原边谐振补偿电路29，在副边磁能拾取线圈18旁安装有副边谐振补偿电路19。
[0037]所述的原边数字控制单元10和副边数字控制单元11的控制芯片都采用DSP芯片，图3中DSP芯片产生的PWM脉冲控制原边DC-DC变换电路27、高频逆变电路28、副边DC-DC变换电路21、三相逆变电路22以及调速装置23工作。
[0038]图5为本发明的工作流程图，在步骤#1中，操作员通过按下手持控制终端上的开启按钮，开启控制信号以无线的形式从手持控制终端传送到原边无线通信模块12和副边无线通信模块13，原边无线通信模块12在接收到开启控制信号后，将其传送给原边数字控制单元10，原边数字控制单元10的DSP芯片产生PWM脉冲触发供电模块15中原边DC-DC变换电路27和高频逆变电路28开通工作；副边无线通信模块13在接收到开启控制信号后，将其传送给副边数字控制单元11，副边数字控制单元11的DSP芯片产生PWM脉冲触发副边DC-DC变换电路21、三相逆变电路22和调速装置23开通工作，从而实现传动小车14中电机无线供电，传动小车14开始绕浓缩池6运行。步骤#2用来判断传动小车14中电机是否有故障，电机电流检测模块24检测电机输入的三相电流送入副边数字控制单元11中进行判断处理。若判断出电机存在故障，则跳转到步骤#6，执行步骤#6的第一种情况自动断电停机，即关闭副边数字控制单元11输出的PWM脉冲，同时副边数字控制单元11将处理后得到的故障信号输出给副边无线通信模块13，副边无线通信模块13通过无线的方式将故障信号传送给原边无线通信模块12，原边无线通信模块12将接收到的故障信号传输给原边数字控制单元10处理之后，关闭原边数字控制单元10输出的PWM脉冲，使得传动小车14中电机在堵转或缺相等故障情况下停止运行；若判断出电机没有故障，则执行步骤#3判断原边磁能发射线圈16中电流是否保持恒定，线圈电流检测模块17检测原边磁能发射线圈16中的电流送入原边数字控制单元10中进行判断处理。若判断出原边磁能发射线圈16中电流发生改变，则执行步骤#4原边数字控制单元10的DSP芯片改变原边DC-DC变换电路27的PWM脉冲，然后再执行步骤#3继续判断原边磁能发射线圈16中电流是否保持恒定，使得原边磁能发射线圈16中电流始终保持恒定，从而使调速装置23的输入电压保持恒定，以便调速装置23调节传动小车14中电机匀速运行；若判断出原边磁能发射线圈16中电流保持恒定，则执行步骤#5匀速运行，通过调速装置23调控传动小车14中电机匀速运行。执行完步骤#5之后，执行步骤#6的第二种情况人为断电停机，在操作员需要将传动小车14停下时，操作员通过按下手持控制终端上的停止按钮，以无线的形式向原边无线通信模块12和副边无线通信模块13传送停止控制信号，原边无线通信模块12在接收到停止控制信号后，将其传输给原边数字控制单元10，副边无线通信模块13在接收到停止控制信号后，将其传输给副边数字控制单元11，从而使原边数字控制单元10和副边数字控制单元11停止工作，使得传动小车14中电机断电停止运行。
【权利要求】
1.一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:耙式浓缩机整体结构包括中心筒、中心柱、传动架、轨道、耙架、浓缩池、无线供电系统，其中轨道铺设在浓缩池上延外，绕浓缩池一周； 所述的无线供电系统由原边供电装置、副边接收及变换装置、原边数字控制单元、副边数字控制单元、原边无线通信模块、副边无线通信模块以及传动小车组成，其中原边供电装置、原边数字控制单元以及原边无线通信模块安装在轨道旁边，副边接收及变换装置、副边数字控制单元以及副边无线通信模块安装在传动小车上，原边数字控制单元的输出控制原边供电装置，副边数字控制单元的输出控制副边接收及变换装置和副边无线通信模块； 所述的原边供电装置由供电模块、原边磁能发射线圈、线圈电流检测模块组成，其中供电模块和原边磁能发射线圈相连接，供电模块为原边磁能发射线圈供电，线圈电流检测模块串联于原边磁能发射线圈； 所述的副边接收及变换装置由副边磁能拾取线圈、副边谐振补偿电路、副边整流滤波电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置以及电机电流检测模块组成，其中副边磁能拾取线圈通过副边谐振补偿电路与副边整流滤波电路相连，副边整流滤波电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置、电机电流检测模块依次顺序连接，电机电流检测模块串联于传动小车中电机的三相输入端。2.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:所述的供电模块由交流电源、原边整流滤波电路、原边DC-DC变换电路、高频逆变电路、原边谐振补偿电路组成，其中交流电源、原边整流滤波电路、原边DC-DC变换电路、高频逆变电路依次顺序连接，高频逆变电路通过原边谐振补偿电路和原边磁能发射线圈连接。3.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:所述的线圈电流检测模块和原边无线通信模块的输出端连接到原边数字控制单元的输入端，原边数字控制单元的输出端与原边DC-DC变换电路、高频逆变电路连接；电机电流检测模块和副边无线通信模块的输出端连接到副边数字控制单元的输入端，副边数字控制单元的输出端与副边DC-DC变换电路、三相逆变电路、调速装置以及副边无线通信模块连接。4.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:所述的原边磁能发射线圈铺设在轨道上，环绕浓缩池一周；副边磁能拾取线圈是螺旋式线圈，缠绕在拾取装置上；拾取装置为倒U形、半圆环形、半方环形中的一种。5.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:所述的调速装置为交直交变频器。6.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:为提高无线供电系统的效率，在原边磁能发射线圈和副边磁能拾取线圈旁都安装有谐振补偿电路，降低系统的无功功率。7.根据权利要求1所述的一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统，其特征在于:原边数字控制单元和副边数字控制单元的控制芯片采用DSP芯片，DSP芯片产生的PWM脉冲控制原边DC-DC变换电路、高频逆变电路、副边DC-DC变换电路、三相逆变电路以及调速装置工作。
【文档编号】H02J17-00GK204271760SQ201420576403
【发明者】夏晨阳, 郑飞, 陈嘉, 伍小杰, 王延熇, 李玉华, 陈国平 [申请人]中国矿业大学