矿用电机车直流斩波调速控制器研究

摘要

目前大部分矿用电机车都是采用串电阻调速,该方法虽然比较成熟,但是有大量的能源消耗在电阻上,造成能源的极大浪费,本文研究一种基于直流斩波的调速控制器,该方法节采用全控型开关器件,其优点是系统频带宽,响应速度快,动态抗干扰能力强。矿用电机车直流斩波调速控制器的硬件部分主要分为主电路与控制电路两部分,首先对主电路进行设计,然后对斩波器功率开关管IGBT进行选型。最后再对控制电路进行设计,其中控制电路是以ATmega16单片机为主控芯片,控制电路包括电源电路、采样电路、调速电路、M57962L驱动电路、欠压保护电路、过流保护电路、复位电路、报警电路以及扩展电路等。控制电路工作原理:首先在电源的稳定供给下,Atmega16单片机稳定工作,当进行调速时,根据输入量的变化时刻改变PWM波形,然后经过IGBT的功率驱动模块M57962L,将信号进行放大,最后送给开关元件IGBT,进而实现斩波调速,在调速过程中,单片机时刻对主电路电流和电源电压进行采样,如过流则进行过流保护,欠压则进行欠压保护。启动阶段为防止电压激增,对电机造成冲击,采用扫描档位法设计了一套软启动程序,具有较好的实用价值和应用前景。最后,通过大量的实验验证了直流斩波调速控制器的稳定性和可靠性。实验结果表明:该系统运行稳定、可靠,性能达到预期设计要求。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究的目的（背景）及意义

1.2 国内外发展状况

1.3 电力电子开关器件的发展

1.4 煤矿安全标准

1.5 论文主要研究工作

2 矿用电机车直流斩波调速控制器原理

2.1 串励电机调速方式

2.2 斩波调速原理

2.3 斩波器件选择

2.4 直流斩波技术优点

2.5 整流电源供电对直流电动机的影响

3 矿用电机车直流斩波调速控制器硬件电路设计

3.1 矿用电机车直流斩波调速控制器主电路设计

3.2 矿用电机车直流斩波调速控制器控制电路设计

3.2.1 ATmega16 最小系统设计

3.2.2 通讯电路设计

3.2.3 调速电路设计

3.2.4 TKC50085/BR 电流检测电路设计

3.2.5 VSM025A 电压检测电路设计

3.2.6 M57962L 驱动电路及保护电路设计

3.2.7 电源电路设计

3.2.8 指示报警电路设计

3.2.9 互锁电路设计

3.3 硬件抗干扰措施

4 矿用电机车直流斩波调速控制器软件设计

4.1 主程序设计

4.2 软启动子程序设计

4.3 A/D 采样子程序设计

4.4 串口发送子程序设计

4.5 数字滤波子程序设计

4.6 软件抗干扰措施

5 实验

5.1 波形测试实验

5.2 蓄电池测试实验

5.3 现场安装测试实验

5.4 电机测试实验

5.5 轨道运行测试实验

5.6 矿用电机车调速性能测试实验

结论

参考文献

附录A 电路原理图

作者简历

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