一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统的制作方法
【专利摘要】一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统，属于开关磁阻电机技术设备领域。包括多个电机控制单元（1），在电机控制单元（1）内设置有电机控制单元主回路（8）以及电机控制单元控制电路（2），电机控制单元主回路（8）的输出侧均连接有一台开关磁阻电机（7），其特征在于：设置有电源逆变单元（5），电源逆变单元（5）通过总线与所述多个电机控制单元（1）内的电机控制单元控制电路（2）相连，同时通过直流母线（9）与所述多个电机控制单元（1）内的电机控制单元主回路（8）相连。本系统内通过设置一台电源逆变单元带动多台电机控制单元，省略了元电机控制单元内的逆变单元，减小了系统的整体体积，同时可满足现场的需求。
【专利说明】 一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统
【技术领域】
[0001]一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统，属于开关磁阻电机技术设备领域。
【背景技术】
[0002]开关磁阻电机具有起动电流小，起动转矩大的优点，非常适合用在重载起动、经常换向的场合中，近年来随着技术的发展，开关磁阻电机已经在多个场合中获得了应用。采煤机在煤井下工作时需要经常来回运动，频繁起停，使用电机牵引运动时电机方向经常切换，而且运行中会遇到负载大小经常变化的情况，为了节省电能提高工作效率，将开关磁阻电机用到采煤机中，可以充分发挥电机起动电流小的特性，实现节能。
[0003]在煤层开采中，为了开采薄煤层、极薄煤层的需要，采煤机体积一般设计的较小，目前市场上的开关磁阻电机控制器一般采用不对称半桥结构，使用的叩81功率模块数量是同等功率下变频器所用1681功率模块数量的两倍，发热损耗也大。同时，在现有技术中，一般一台电机控制单元控制一台开关磁阻电机，电机控制单元内各自设置有逆变单元，这也造成了常规的电机控单元体积较大。
[0004]在采煤机应用中，电机由于经常换向运行，而且在煤井下坡时需要长时间制动运行，为了节能一般将电机设计为四象限运行，电机控制器需要增加制动能量并网回馈模块，常规的开关磁阻电机控制器体积较大，同时采煤机需要的驱动电机一般为两台电机以上，使得开关磁阻电机控制器整体体积较大，难以满足现场的实际需要。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统，本系统内通过设置一台电源逆变单元带动多台电机控制单元，省略了原电机控制单元内的逆变单元，减小了系统的整体体积，同时可满足现场的需求。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该采煤机用开关磁阻电机驱动系统，包括多个电机控制单元，在电机控制单元内设置有电机控制单元主回路以及电机控制单元控制电路，电机控制单元主回路的输出侧均连接有一台开关磁阻电机，其特征在于:设置有电源逆变单元，电源逆变单元通过总线与所述多个电机控制单元内的电机控制单元控制电路相连，同时通过直流母线与所述多个电机控制单元内的电机控制单元主回路相连。
[0007]优选的，所述的电源逆变单元内设置有电源逆变单元控制电路以及电源逆变单元主回路，其中电源逆变单元主回路通过直流母线与所述的电机控制单元主回路相连，电源逆变单元控制电路通过总线与所述的电机控制单元控制电路相连。
[0008]优选的，所述的电源逆变单元的功率大于等于所有电机控制单元的功率之和。
[0009]优选的，所述的电源逆变单元控制电路连接有人机交互界面。
[0010]优选的，所述的电源逆变单元主回路采用三相桥式逆变电路拓扑结构。
[0011]优选的，所述的电机控制单元主回路采用三相不对称半桥式拓扑结构。
[0012]优选的，在所述的电源逆变单元的前面板中间安装有两个左右对称的把手；在所述的电机控制单元的前面板右上端和左下端分别安装一个把手。
[0013]优选的，所述的总线为0^总线。
[0014]优选的，所述的电源逆变单元和电机控制单元采用水冷却散热方式，功率器件集中置于各单元水冷散热器底板下端，储能电容等置于底板上端。
[0015]优选的，所述的电机控制单元对称位于电源逆变单元两侧。
[0016]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是:
[0017]1、本系统内通过设置一台电源逆变单元带动多台电机控制单元，省略了原电机控制单元内的逆变单元，减小了系统的整体体积，同时可满足现场的需求。
[0018]2、使用电源逆变单元和人机交互界面实现交互控制，各电机控制单元不再设计人机交互接口，而只通过总线接收电源逆变单元传递的指令，可以减少线缆接线量，简化了接口设计。
[0019]3、在进行整体安装时将电源逆变单元置于各电机控制单元之间，使连线的长度最少。
[0020]在电源逆变单元的前面板中间安装有两个左右对称的把手，各电机控制单元的前面板右上端和左下端分别安装一个把手，使安装更方便。
[0021]4、电源逆变单元和各电机控制单元均采用水冷却散热方式，利用水冷散热器作为控制器的底板，功率器件1681集中置于各单元水冷散热器底板下端，储能电容等置于底板上端，更有利于系统的散热。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为采煤机用开关磁阻电机驱动系统结构示意图。
[0023]其中:1、电机控制单元2、电机控制单元控制电路3、0^总线4、人机交互界面5、电源逆变单元6、电源逆变单元控制电路7、开关磁阻电机8、电机控制单元主回路9、直流母线10、交流输入线缆11、电源逆变单元主回路12、把手。
【具体实施方式】
[0024]图1是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1对本实用新型做进一步说明。
[0025]如图1所示，采煤机用开关磁阻电机驱动系统包括一台电源逆变单元5以及对称设置在电源逆变单元5两侧的多台电机控制单元1，电源逆变单元5以及其两侧的多台电机控制单元1相互独立设置。
[0026]在电机控制单元1内设置有电机控制单元控制电路2、电机控制单元主回路8以及与现有技术中相同的其他附属电路(图中未画出)，与现有技术不同，在本采煤机用开关磁阻电机驱动系统的电机控制单元1中，省略了原有的逆变单元，每一台电机控制单元1内的电机控制单元主回路8的输出侧均连接有一台开关磁阻电机7。电源逆变单元5内设置有电源逆变单元控制电路6、电源逆变单元主回路11以及与现有技术中相同的其他附属电路(图中未画出电源逆变单元5的功率大于等于所有电机控制单元1的功率之和。
[0027]电源逆变单元控制电路6与所有电机控制单元1内的电机控制单元控制电路2通过0^总线3进行连接，0^总线3可采用双绞线传输信号，与电源逆变单元控制电路6和所有电机控制单元1内的电机控制单元控制电路2间可通过航空插头与航空插座连接，电源逆变单元控制电路6接收到人机交互界面4输入的外部指令后通过总线3将指令发送给各电机控制单元1，控制开关磁阻电机7的运行。
[0028]与现有技术相同，电源逆变单元控制电路6包括核心处理芯片、信号隔离芯片、功率半导体驱动芯片以及各芯片工作所必需的外围电路组成。核心控制芯片的信号输出端连接至信号隔离芯片的输入端，信号隔离芯片的输出端连接至功率半导体驱动芯片的输入端，功率半导体驱动芯片的输出端连接至电源逆变单元主回路11中功率半导体器件的信号控制输入端。
[0029]当核心控制芯片接收到人机交互界面4发出的控制命令后发出高低电平控制信号，通过信号隔离芯片控制功率半导体驱动芯片的输出，功率半导体驱动芯片的输出信号则控制电源逆变单元主回路11中的功率半导体器件的开通与关断，从而实现电机绕组的通断，控制电机运行。
[0030]核心控制芯片可通过微处理器1⑶或数字信号处理器03？实现，由于电源逆变单元控制电路6与电机控制单元控制电路2之间通过总线3连接，因此微处理器或数字信号处理器03？优选自带0^总线接口的芯片实现，如？1018？256 (微处理器1⑶)或118320？2812 (数字信号处理器039),也可采用不带0^总线接口的芯片实现，如？8叭51(微处理器1⑶)或虹?3？21851 (数字信号处理器039),如使用不带0^接口的芯片作为核心控制芯片，则只需单独增加转换芯片即可。信号隔离芯片可采用多种型号的芯片实现，如:几？521、6^137 ；功率半导体驱动芯片也可采用多种芯片实现，如23001081^1(:579620
[0031]电机控制单元1内的电机控制单元控制电路2与现有技术相同，只是省略了原有的逆变单元。
[0032]交流输入线缆10输入的三相交流电源送至电源逆变单元主回路11的交流侧，电源逆变单元主回路11的直流侧通过直流母线9与所有电机控制单元1内的电机控制单元主回路8的直流侧相连。电源逆变单元控制电路6同时连接人机交互界面4。使用电源逆变单元5和人机交互界面4实现交互控制，各电机控制单元1不再设计人机交互接口，而只通过总线接收电源逆变单元5传递的指令，可以减少线缆接线量，简化了接口设计。
[0033]电机控制单元1控制开关磁阻电机7的电动或制动运行，在开关磁阻电机7做电动运行时，电源逆变单元5负责将交流输入线缆10输入的三相交流电整流成直流电提供给电机控制单元1 ；在开关磁阻电机7做制动运行时，电源逆变单元5将电机控制单元1发出的直流电逆变成交流电回馈到电网中。
[0034]在本采煤机用开关磁阻电机驱动系统中，电源逆变单元主回路11采用三相桥式逆变电路拓扑结构，电机控制单元主回路8采用三相不对称半桥式拓扑结构。电源逆变单元5和各电机控制单元1均采用水冷却散热方式，利用水冷散热器作为控制器的底板，功率器件叩81集中置于各单元水冷散热器底板下端，储能电容等置于底板上端。
[0035]在本采煤机用开关磁阻电机驱动系统中，为了安装方便，在进行整体安装时将电源逆变单元5置于各电机控制单元1的之间，在电源逆变单元5的前面板中间安装有两个左右对称的把手12，各电机控制单元1的前面板右上端和左下端分别安装一个把手12。
[0036]直流母线9和总线3的输入输出线缆采用可快速插拔的端子连接。电源逆变单元控制电路6设置有可以接收外部开关量信号和83232(:串口信号的输入输出接口，电源逆变单元5接收到外部指令后通过总线分别控制各电机控制单元1的运行。
[0037]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种采煤机用开关磁阻电机驱动系统，包括多个电机控制单元(1)，在电机控制单元(I)内设置有电机控制单元主回路(8)以及电机控制单元控制电路(2)，电机控制单元主回路(8)的输出侧均连接有一台开关磁阻电机(7)，其特征在于:设置有电源逆变单元(5)，电源逆变单元(5)通过总线与所述多个电机控制单元(I)内的电机控制单元控制电路(2)相连，同时通过直流母线(9)与所述多个电机控制单元(I)内的电机控制单元主回路(8)相连。
2.根据权利要求1所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电源逆变单元(5)内设置有电源逆变控制电路(6)以及电源逆变单元主回路(11)，其中电源逆变单元主回路(11)通过直流母线(9)与所述的电机控制单元主回路(8)相连，电源逆变控制电路(6)通过总线与所述的电机控制单元控制电路(2)相连。
3.根据权利要求1或2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电源逆变单元(5)的功率大于等于所有电机控制单元(I)的功率之和。
4.根据权利要求2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电源逆变控制电路(6 )连接有人机交互界面(4 )。
5.根据权利要求2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电源逆变单元主回路(11)采用三相桥式逆变电路拓扑结构。
6.根据权利要求2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电机控制单元主回路(8)采用三相不对称半桥式拓扑结构。
7.根据权利要求2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:在所述的电源逆变单元(5)的前面板中间安装有两个左右对称的把手(12)； 在所述的电机控制单元(I)的前面板右上端和左下端分别安装一个把手(12)。
8.根据权利要求1或2所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的总线为CAN总线(3)。
9.根据权利要求1所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电源逆变单元(5)和电机控制单元(I)采用水冷却散热方式，功率器件集中置于各单元水冷散热器底板下端，储能电容等置于底板上端。
10.根据权利要求3所述的采煤机用开关磁阻电机驱动系统，其特征在于:所述的电机控制单元(I)对称位于电源逆变单元(5 )两侧。
【文档编号】H02P5/46GK204119093SQ201420544599
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】熊立新, 夏强, 孟万里, 张明魁, 武广成 申请人:山东科汇电力自动化股份有限公司