一种电传动矿用自卸车预加转矩控制系统及控制方法与流程

[0001]
本发明涉及电机控制技术领域，具体是一种电传动矿用自卸车预加转矩控制系统及控制方法。


背景技术：

[0002]
随着电机及控制技术的发展，越来越多的大型矿用设备采用电传动方式，包括电动挖掘机、电铲、电动装载机和矿用电传动自卸车。尤其是大吨位电传动矿车，在大型矿山土石方运输方面占据了绝对优势。驱动系统简洁，充分利用发动机的控制特性，将发动机转速和功率始终保持在最优，所以矿用电动车辆可以最大程度降低车辆能耗，提高运输效率。目前，工程机械生产商都在进行矿用电传动自卸车的研发。电传动自卸车与机械传动自卸车相比，结构简单，维护方便，大大降低了运行成本，提高生产效率。
[0003]
轮毂驱动系统是大吨位电传动矿车的关键零部件，与驱动电机转子轴直接连接。驱动电机的特点是启动转矩大、转矩波动范围广、转子振动频次高，这么不利因素严重影响轮毂驱动系统的寿命，降低由驱动电机引起的转矩冲击可以有效改善轮毂驱动系统的使用工况，提升使用寿命。如果能通过优化车辆控制系统，在不增加车辆成本的基础上提高零部件寿命，可以大幅提升产品竞争力。


技术实现要素：

[0004]
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、效果良好的电传动矿用自卸车预加转矩控制系统及控制方法。
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本发明是以如下技术方案实现的：一种电传动矿用自卸车预加转矩控制系统，包括发动机，所述发动机连接有发电机，所述发电机通过三根电缆连接有变频器，所述变频器连接有驱动电机-和驱动电机-，所述驱动电机-和驱动电机-分别连接有轮毂驱动系统-和轮毂驱动系统-，所述驱动电机-和驱动电机-上设有驱动电机转速传感器和温度传感器，所述车辆上装有倾角传感器，所述驱动电机转速传感器、温度传感器和倾角传感器与变频器连接在一起。
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其进一步是：所述变频器包括整流器、逆变器和车辆控制器。
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所述变频器分别通过三根电缆与驱动电机-和驱动电机-连接在一起。
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所述驱动电机-和驱动电机-通过带花键轴与轮毂驱动系统-和轮毂驱动系统-连接在一起。
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一种使用电传动矿用自卸车预加转矩控制系统的控制方法，发动机启动且发电机正常工作之后，变频器中的整车控制器根据车辆的载重和坡度计算需要施加的转矩，控制系统结合驱动电机的转速计算电动机的输出转矩及方向，将计算值作为驱动系统的输入。
[0010]
函数f(x,y)=i[u(x+m)g*cosy+(x+m)g*siny]根据车辆的载重、所在位置的坡度，计算出启动车辆所需的转矩，其中，i为转矩变换系数，u为摩擦系数，x为载重，m为自重，y为坡度。
[0011]
函数g（a, b）结合驱动电机转速信息，计算最大允许输出的转矩，其中，a是根据函数f(x,y)计算所得的转矩需求计算值，b是档位信号，前进时b=1，后退时，b=-1,t为电机最大转矩，当 a≤t时，g（a,b）=ab,a＞t时，g（a,b）=tb。
[0012]
本发明具有以下优点：本发明的电传动矿用自卸车预加转矩控制系统可以降低电机转子转矩变化对轮毂驱动系统的冲击，并根据车辆载重自动匹配预施加转矩值，坡起时，预施加转矩防溜坡，控制简洁，可靠性高。
附图说明
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图1是本发明的控制系统的原理示意图；图2是本发明的驱动系统输入量的计算原理图。
具体实施方式
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如图1至图2所示的一种电传动矿用自卸车预加转矩控制系统，包括发动机，所述发动机连接有发电机，所述发电机通过三根电缆连接有变频器，所述变频器连接有驱动电机-和驱动电机-，所述驱动电机-和驱动电机-分别连接有轮毂驱动系统-和轮毂驱动系统-，所述驱动电机-和驱动电机-上设有驱动电机转速传感器和温度传感器，所述车辆上装有倾角传感器，所述驱动电机转速传感器、温度传感器和倾角传感器与变频器连接在一起。本发明的电传动矿用自卸车预加转矩控制系统，预加转矩控制可以防止车辆溜坡，减小对轮毂驱动系统的冲击，驱动电机采用变频控制，发动机连接发电机，发电机连接变频器，变频器连接驱动电机-和驱动电机驱动电机-，驱动电机-和驱动电机-分别和轮毂驱动系统-和轮毂驱动系统-连接。变频器控制驱动电机转速和转矩，在车辆处于准备状态时，变频器对驱动电机-和驱动电机-预加一定转矩，防止车辆溜坡，降低瞬间施加最大转矩对轮毂驱动系统的冲击，达到保证矿车安全和降低对轮毂驱动系统冲击的目的。
[0015]
如图1至图2所示的一种电传动矿用自卸车预加转矩控制系统，所述变频器包括整流器、逆变器和车辆控制器。所述变频器分别通过三根电缆与驱动电机-和驱动电机-连接在一起。所述驱动电机-和驱动电机-通过带花键轴与轮毂驱动系统-和轮毂驱动系统-连接在一起。本发明的变频器包含整流器、逆变器、车辆控制器，变流器通过传感器监测驱动电机-和驱动电机-的转速和转矩，传感器包括驱动电机转速传感器和温度传感器, 温度传感器用于检测电机轴承及绕组温度，温度高时报警并卸载。
[0016]
如图2所示的一种使用电传动矿用自卸车预加转矩控制系统的控制方法，发动机启动且发电机正常工作之后，变频器中的整车控制器根据车辆的载重和坡度计算需要施加的转矩，载重根据重力传感器获得，车辆坡度值通过车辆安装的倾角传感器测量获得，控制系统结合驱动电机的转速计算电动机的输出转矩及方向，将计算值作为驱动系统的输入，电机输出值经过减速机减速增扭之后得到转矩需求值。在启动阶段，预加转矩可以降低启动瞬间驱动电机转子轴的转矩变化，大幅减少对轮毂驱动系统的冲击，提升轮毂使用寿命。在坡道启步时，系统根据计算值，并预加在驱动电机上，有效防止车辆溜坡，保证车辆运行安全。
[0017]
如图2所示的一种使用电传动矿用自卸车预加转矩控制系统的控制方法，函数f(x,y)=i[u(x+m)g*cosy+(x+m)g*siny]根据车辆的载重、所在位置的坡度，计算出启动车辆
所需的转矩，其中，i为转矩变换系数，u为摩擦系数，x为载重，m为自重，y为坡度。函数g（a, b）结合驱动电机转速信息，计算最大允许输出的转矩，其中，a是根据函数f(x,y)计算所得的转矩需求计算值，b是档位信号，前进时b=1，后退时，b=-1,t为电机最大转矩，当 a≤t时，g（a,b）=ab,a＞t时，g（a,b）=tb。在车辆具备牵引力且车辆处于静止时，变频器根据车辆控制器的信息对驱动电机-和驱动电机-预施加一定转矩，转矩值根据车辆的载重进行匹配，具体根据函数f（x,y）计算所得，降低启动时最大转矩对轮毂驱动系统的冲击；在坡起时，变频器根据车辆的载重、坡度等工况自动匹配预加转矩值，预防车辆在坡起时溜坡，驱动系统根据输入的转矩值分别对驱动电机-和驱动电机-预加转矩。根据不同的输入量，预加不同的转矩，如果预加转矩过大会造成车辆运动，如果预加转矩过小，启动瞬间转矩变化过大，对轮毂驱动系统运行工况改善较小。

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