一种矿用挖掘机变频调速系统的制作方法

1.本实用新型属于挖掘机技术领域，尤其涉及一种矿用挖掘机变频调速系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.wk
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27型挖掘机，其立方电铲已经服役年数较多，而西门子变频器调速系统配件现已停产，配件供应不及时延长维修保养时间，影响设备正常运行，另外变频器年限过长，内部电气元件老化严重，电气故障频繁，已经不能保证稳定运行。为保证设备稳定运行，现升级为s120变频器和西门子1500plc控制系统，s120调速系统已投入市场多年，反应良好。调速系统升级后能保证设备稳定运行。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种矿用挖掘机变频调速系统，其能够提高设备出动率，降低员工劳动强度。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种矿用挖掘机变频调速系统，包括：共直流母线，所述共直流母线通过高压进线柜连接整流回馈单元，所述整流回馈单元连接有电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元。
7.进一步地，还包括控制单元，所述控制单元通过电缆与电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元相连接。
8.进一步地，所述整流回馈单元连接控制单元。
9.进一步地，所述整流回馈单元分为主整流回馈单元和从整流回馈单元，所述主整流回馈单元包括主变压器，所述从整流回馈单元包括从变压器。
10.进一步地，所述主变压器连接有源整流装置，所述有源整流装置连接电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元。
11.进一步地，所述主变压器二次侧3ac 690v电源直接接至高压进线柜。
12.进一步地，所述电机模块包括电压源直流母线和逆变器，所述逆变器为电机供电。
13.进一步地，所述电机模块包括提升电机模块、推压电机模块和回转电机模块，并通过电压源直流母线互连。
14.进一步地，所述电机模块连接编码器模块，所述编码器模块通过传感器模块连接控制单元。
15.进一步地，所述制动单元包括制动电阻。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型的一种矿用挖掘机变频调速系统，直流母线恒定，不受进线电压波动的影响，整流环节采用alm有源电源模块，不但能保证直流母线电压恒定，还能将提升和回
转大功率制动能量回馈给电网，供电网其他用电设备使用，节能减排。采用主从方式，如有alm故障，只需在操作台操作旋钮，将故障的alm切除掉后，电铲可继续运行，挖掘模式提升推压降50％速度满载运行，行走满载全速运行。电控系统运行更加稳定，降低了员工劳动强度，提高了设备出动率，降低了检修成本，能够有效避免变频系统故障停机造成的挖掘机失控现象。
附图说明
18.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
19.图1是本实用新型实施例提供的一种矿用挖掘机变频调速系统结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
21.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
24.本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
25.如图1所示，本实施例的一种矿用挖掘机变频调速系统，包括：共直流母线，所述共直流母线通过高压进线柜连接整流回馈单元，所述整流回馈单元连接有电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元。还包括控制单元，所述控制单元通过电缆与电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元相连接。所述整流回馈单元连接控制单元。所述整流回馈单元分为主整流回馈单元和从整流回馈单元，所述主整流回馈单元包括主变压器，所述从整流回馈单元包括从变压器。所述主变压器连接有源整流装置，所述有源整流装置连接电源模块、电机模块、编码器模块、端子模块和制动单元。所述主变压器二次侧3ac 690v电源直接接至高压进线柜。所述电机模块包括电压源直流母线和逆变器，所述逆变器为电机供电。所述电机模块包括提升电机模块、推压电机模块和回转电机模块，并通过电压源直流母线互连。所述电机模块连接编码器模块，所述编码器模块通过传感器模块连接控
制单元。所述制动单元包括制动电阻。
26.作为一种实施方式，
27.本实施例，在wk
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27型矿用挖掘机上应用s120变频调速系统，采用共直流母线系统，由电源模块、电机模块、控制单元cu、编码器模块smc30、端子模块tm31和制动单元的制动电阻构成；
28.两台整流回馈单元采用共直流母线运行方式，两台整流回馈单元一台为主，一台为从，主整流回馈单元工作于vdc电压控制和电流控制模式，从的整流回馈单元只工作于电流控制模式。正常情况下，两台整流回馈单元同时工作，电铲正常作业。如有一台整流回馈单元损坏，可在操作台操作旋钮将损坏的整流回馈单元切除掉，单台整流回馈单元继续半速运行，提高电铲可靠性。
29.整流回馈单元包括两套，技术参数为：3ac 500～690v1200kw；
30.主变压器二次侧3ac 690v电源直接接至整流回馈柜，直流输出母线作为公用直流母线，为各机构逆变器提供直流电源。各机构逆变器挂接在公用直流母线上，形成整流回馈公用直流母线变频调速系统。
31.在电机模块中集成了一个电压源直流母线和为电机供电的逆变器。电机模块用于多轴驱动系统，由控制单元进行控制。电机模块通过公共直流母线互连。由于电机模块共用一个直流母线，所以两个模块间可以交换能量。如果一个电机模块正在产生电能(发电机模式)，另一个电机模块可以使用该电能(电动模式)。
32.wk
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27型矿用挖掘机包括：提升两台电机模块、推压电机模块、回转电机模块。
33.电机模块将电源模块整流的直流母线电压逆变为频率可调的pwm波形，给变频器电机供电。
34.作为一种实施方式，
35.控制单元cu与功率模块分体设计，有利于防止功率单元大电压、大电流信号对控制单元的干扰。
36.多个单驱动器可通过电子方式协调实现共同工作，以执行您的驱动任务。上级控制器控制驱动器实现所需的协调运动。为此，必须在控制器和驱动器之间进行周期性数据交换。这种数据交换以往通过现场总线来实现，安装和配置工作费时费力。wk
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27型矿用挖掘机两台提升机构功率模块需要协调主从工作。
37.传感器模块能够用于处理不带drive
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cliq接口的电机的编码器信号，将处理后的数值传输给控制单元cu，构成闭环控制系统。
38.在wk
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27型矿用挖掘机中，提升机构两台电机需要两台smc30、推压电机需要一台smc30、回转需要一台smc30。各机构对应的smc30和电机模块必须在一个cu320中。需要注意编码器与smc30的距离，需满足如下要求：
39.(1)smc30模块和编码器之间最大编码器电缆长度是100m。
40.(2)对于htl编码器，如果信号a /a
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，b /b
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和电源电缆的最小横截面积是0.5mm2，100m长度可增加到300m.
41.作为一种实施方式，
42.在电网突然断电或alm整流回馈故障时，各个机构将会收到plc系统发出的off1或off3停车命令，此时速度设定将会强制为零，系统进入电制动模式。如果此时提升下放或回
转制动，回馈的能量将会通过制动单元消耗在制动电阻上，帮助机械制动器机构，保证制动器抱住。降低电铲铲斗因制动器抱不住导致的失控事故。
43.控制单元cu320对所有连接的轴进行驱动控制，并且还可以在驱动器之间或轴之间建立工艺性互联。由于所有必要的信息都存在中央控制单元中，因此省去了传输需要。控制单元cu与电源模块、电机模块、smc30、tm31等组件通过driver
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cliq电缆连接。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。