CN106314200B - 一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，步骤为：S01、预设矿用电动轮自卸车牵引***在不同海拨高度的标准工作状态；S02、获取矿用电动轮自卸车所在的实时海拨高度；S03、根据实时海拨高度调整牵引***工作在标准工作状态。本发明的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法具有操作简便、提高***工作可靠性以及适用性等优点。

Description

一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法
技术领域
本发明主要涉及矿用设备技术领域，特指一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法。
背景技术
矿用电动轮自卸车是一种广泛应用于矿山现场的大型矿山开发工程机械，今年来我国西部高原地区矿山市场的开始崛起。整车运行环境日益恶劣，我国西部地区的海拔较高，工程机械的适应性受到很大的限制。海拔的升高带来的空气稀薄，将严重导致***电气间隙和爬电距离的增加，若不进形特殊控制，将增加***内放电、短路、甚至人身触电的危险。牵引变流器***不能正常工作，导致电动轮自卸车也不能正常运行，严重影响***的可靠性和安全性。
矿用电动轮自卸车采取24小时不间断作业。若矿用电动轮自卸车处于高原环境，外界环温偏高，或外界辐射过高，将导致柜内温升迅速超过***正常工作温度，大大影响***的安全可靠运行，同时降低内部器件的工作寿命。因此对***内部的温度进行控制，是保证***可靠运行重要保证。
矿用电动轮自卸车运行工况恶劣，矿山现场多面临着气候的突变。近年来，随着云南、西藏等高海拔地区矿山开采的加速，矿用电动轮矿车牵引***的适应性越来越受到重视。本发明提出的变流器自动功率、工作电压及输出转矩控制策略，有效的解决了电动轮矿车变流器***在恶劣工况下运行时，频发的运行不可靠故障。通过采集变流器***柜内的工作温度和气压，判断***的工作条件，根据温度和气压的不同，自动控制变流器***的工作电压、输出功率及转矩，提高变流器运行的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、提高牵引***工作可靠性以及适用性的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，步骤为：
S01、预设矿用电动轮自卸车牵引***在不同海拨高度的标准工作状态；
S02、获取矿用电动轮自卸车所在的实时海拨高度；
S03、根据实时海拨高度调整牵引***工作在标准工作状态。
优选地，所述标准工作状态包括标准工作电压、标准输出电流、标准输出功率和标准输出转矩中的一种或多种。
优选地，在步骤S03中，所述牵引***的励磁控制器根据实时海拨高度控制主发电机励磁线圈的电流，以使主发电机工作在标准工作电压下。
优选地，在步骤S03中，所述牵引***的传动控制单元根据实时海拨高度控制牵引***中逆变模块的输出转矩，以实现将输出电流稳定至标准输出电流。
优选地，在步骤S02中，通过采集牵引***的电气柜内的温度和大气压力，换算得到海拨高度。
优选地，根据温度和大气压力得到海拨高度的换算公式为：
其中：p0为标准大气压，t为采集到的当前海拔高度温度，Z为海拔高度，K为常数；p为当前海拔高度的气压值，其中气压量程为：pmax～pmin(单位：pa)，气压传感器对应输出的电流值为：imax～imin(单位：mA)，I为气压传感器输出的电流。
优选地，根据实时海拨高度调整输出功率的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率p为p＝p额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，Z为实时海拨高度。
优选地，根据实时海拨高度调整输出转矩的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率Tout为当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，N为牵引电机转速，η为牵引***效率，Z为实时海拨高度。
优选地，根据实时海拨高度调整工作电压的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率U为U＝U额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中U额为额定工作电压，Z为实时海拨高度。
优选地，所述预设标准海拨高度为3600m。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，能够根据实时海拨高度而调整牵引***的工作状态，从而保证牵引***的正常可靠运行，从而增加牵引***的通用性。
附图说明
图1为本发明的控制原理图。
图中标号表示：1、温度传感器；2、气压传感器；3、主控制器；4、励磁控制器；5、励磁线圈；6、主发电机；7、整流模块；8、直流滤波模块；9、逆变模块；10、数字处理器；11、传动控制单元；12、输出端。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，步骤为：
S01、预设矿用电动轮自卸车牵引***在不同海拨高度的标准工作状态；
S02、获取矿用电动轮自卸车所在的实时海拨高度；
S03、根据实时海拨高度调整牵引***工作在标准工作状态。
本发明的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，能够根据实时海拨高度而调整牵引***的工作状态，从而保证牵引***的正常可靠运行，从而增加牵引***的通用性。
本实施例中，标准工作状态包括标准工作电压、标准输出电流、标准输出功率和标准输出转矩中的一种或多种，从而对各参数进行适应性改变以保证牵引***的正常可靠运行。
本实施例中，在步骤S03中，牵引***的励磁控制器4根据实时海拨高度控制主发电机6励磁线圈5的电流，以使主发电机6工作在标准工作电压下。
本实施例中，在步骤S03中，牵引***的传动控制单元11根据实时海拨高度控制牵引***中逆变模块9的输出转矩，以实现将输出电流稳定至标准输出电流。
本实施例中，在步骤S02中，通过采集牵引***的电气柜内的温度和大气压力，换算得到海拨高度，具体过程如下：
其中：p0为标准大气压，t为采集到的当前海拔高度温度，Z为海拔高度，K为常数；p为当前海拔高度的气压值，其中气压量程为：pmax～pmin(单位：pa)，气压传感器2对应输出的电流值为：imax～imin(单位：mA)，I为气压传感器2输出的电流。
如图1所示，本实施例中的控制***包括：温度传感器1、气压传感器2、主控制器3、励磁控制器4、传动控制单元11和数字处理器10。其中温度传感器1采集电气柜内的温度，并将温度信号转化成电流信号传送至传动控制单元11，经传动控制单元11的内部程序计算处理，得出牵引***在此温度下的功率，传递给数字处理器10(DSP)，通过改变逆变模块9的输出转矩，来实现对输出电流大小的控制。气压传感器2采集电气柜内的大气压力，将压力信号转化成电流信号，然后送给传动控制单元11，经过传动控制单元11(DCU)内部程序计算处理，得出变流器在此大气压力下的降容系数，传递给数字处理器10，通过改变逆变模块9的输出转矩，来实现对输出电流大小。同时，主控器(ACU)根据压力信号计算出相应海拔高度，根据程序内部拟合曲线来计算变流器在此海拔下最高的工作电压。然后送给励磁控制器4(ECU)，控制主发电机6励磁线圈5的电流，从而控制主发电机6发出的电压，降低变流器***最高工作电压。其中各部件的作用列表如下：
序号 名称 作用
1 温度传感器1 采集变流器柜内温度，传递给主控制器3
2 气压传感器2 采集变流器柜内大气压力，传递给主控制器3
3 主控制器3(ACU) 处理柜内温度、大气压力等信号，并进行分配
4 励磁控制器4(ECU) 调节励磁线圈5的电流
5 励磁线圈5 调节主发电机6发出的电压
6 主发电机6 作为变流器能力来源，输出三相交流电
7 整流模块7 将主发电机6输出的三相交流电整流成直流电
8 直流滤波模块8 将整流环节输出的直流电滤波，得到稳定的直流电压
9 逆变模块9 将直流电变成频率、幅值可调的交流电，驱动牵引电动机
10 数字处理器10(DSP) 控制逆变环节的逆变算法，调节逆变模块9输出电压
11 传动控制单元11(DCU) 处理变流器内部各种信号
12 三相交流输出端12 变流器逆变输出
本实施例中，根据实时海拨高度调整输出功率的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率p为p＝p额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，Z为实时海拨高度。
本实施例中，根据实时海拨高度调整输出转矩的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率Tout为当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，N为牵引电机转速，η为牵引***效率，Z为实时海拨高度。
本实施例中，根据实时海拨高度调整工作电压的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率U为U＝U额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中U额为额定工作电压，Z为实时海拨高度。
本实施例中，预设标准海拨高度为3600m。
本发明的控制方法，能够自动检测周围环境温度和气压，来改变变流器的输出功率及转矩。同时也能够根据大气压力，平滑的控制整个***的工作电压。***通用工况下，由励磁线圈5控制主发电机6发出的三相交流电的幅值大小，主发电机6输出的交流电，经整流模块7后变成直流电。经直流滤波模块8后输出平稳的直流电，然后经逆变模块9，逆变成三相变频变压的交流电，经***的三相交流输出端12输出。
当牵引***环境温度或气压发生变化时，牵引***主控制器3会自动采集当前的温度值和压力值，并根据以上所述的方法控制当前的传动控制单元11输出转矩、输出功率和工作电压，通过改变输出功率、转矩，降低***输出电流，从而降低柜内温升，使变流器***工作在一个可靠的柜内环温下。并且根据海拔高度自动控制选择当前的最高工作电压、降低高海拔稀薄空气环境造成牵引变流器中高工作电压损坏设备风险，同时降低功率运行也有助于柴油机及牵引***在高原运行可靠性和稳定性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，步骤为：
S01、预设矿用电动轮自卸车牵引***在不同海拨高度的标准工作状态；
S02、获取矿用电动轮自卸车所在的实时海拨高度；
S03、根据实时海拨高度调整牵引***工作在标准工作状态；
在步骤S02中，通过采集牵引***的电气柜内的温度和大气压力，换算得到海拨高度，根据温度和大气压力得到海拨高度的换算公式为：
其中：p0为标准大气压，t为采集到的当前海拔高度温度，Z为海拔高度，K为常数；p为当前海拔高度的气压值，其中气压量程为：pmax～pmin，单位：pa，气压传感器(2)对应输出的电流值为：imax～imin，单位：mA，I为气压传感器(2)输出的电流。
2.根据权利要求1所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，所述标准工作状态包括标准工作电压、标准输出电流、标准输出功率和标准输出转矩中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，在步骤S03中，所述牵引***的励磁控制器(4)根据实时海拨高度控制主发电机(6)励磁线圈(5)的电流，以使主发电机(6)工作在标准工作电压下。
4.根据权利要求2或3所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，在步骤S03中，所述牵引***的传动控制单元(11)根据实时海拨高度控制牵引***中逆变模块(9)的输出转矩，以实现将输出电流稳定至标准输出电流。
5.根据权利要求2所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，根据实时海拨高度调整输出功率的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出功率p为p＝p额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，Z为实时海拨高度。
6.根据权利要求2所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，根据实时海拨高度调整输出转矩的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出转矩Tout为当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中p额为额定输出功率，N为牵引电机转速，η为牵引***效率，Z为实时海拨高度，p为输出功率。
7.根据权利要求2所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，根据实时海拨高度调整工作电压的方法为：当实时海拨高度少于预设标准海拨高度时，输出电压U为U＝U额；当实时海拨高度大于或等于预设标准海拨高度时，其中U额为额定工作电压，Z为实时海拨高度。
8.根据权利要求5或6或7所述的矿用电动轮自卸车牵引***自适应控制方法，其特征在于，所述预设标准海拨高度为3600m。
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