一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器的制作方法

1.本实用新型涉及交流变频调速器领域，尤其涉及一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器。


背景技术：

2.矿用电力机车是矿山重要的运输工具，受投资和运营成本所限，很多矿山用电力机车供电采用直流电网供电，而在井下或偏远的矿区也可能采用蓄电池供电。随着电力电子技术的发展，很多矿用电力机车采用交流变频调速器，将直流电逆变为交流电供给异步电机，可以达到很好的调速性能，且节能环保。但由于矿山矿井环境恶劣，给机车司机带来很多不便，甚至影响司机的人身安全和健康。如果在条件允许的情况下，实现部分路段或区域的自动驾驶，不仅可以降低司机劳动强度，节省人力成本，而且还可以减少人为操作故障的发生。
3.传统打的交流变频调速器只能进行人为的手动操作，无法适用于远程无人的驾驶模式；因此，有必要提供一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器来解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，部署在电机车上，包括主电路单元和变频控制器单元。
5.具体的，所述主电路单元采用两电平三相逆变桥进行设置，所述主电路单元的输入端连接直流供电电源，输出端连接矿用电车异步电机。
6.具体的，所述变频控制器单元采用单片机作为核心芯片，并与外围电路模块电性连接，共同组成变频控制器单元；其中，所述外围电路模块包括无线收发模块、数字输入模块、 can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块；所述无线收发模块、数字输入模块、can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块分别与核心芯片电性连接。
7.具体的，所述无线收发模块通过无线信号接收远程指令，所述数字输入模块包括第一数字输入模块和第二数字输入模块，所述第一数字输入模块通过连接线接收本地的司机指令，所述can通信模块与显示面板电性连接，所述显示面板安装在电机车上；所述电机车上安装有若干电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器分别与模拟量输入单元电性连接；所述主电路单元包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端与pwm生成模块电性连接，所述信号输出端与第二数字输入模块电性连接；所述电机车上安装有辅助电路和车上电气设备，所述数字输出模块通过辅助电路与各车上电气设备电性连接。
8.作为更进一步的解决方案，所述第一数字输入模块还通过连接线与模式选择开关电性连接，所述模式选择开关为双模切换开关，包括远程无人驾驶模式和本地手动驾驶模式。
9.作为更进一步的解决方案，所述主电路单元输出端连接的矿用电车异步电机为三相交流异步电机。
10.作为更进一步的解决方案，所述两电平三相逆变桥由igbt功率器件构成，所述pwm生成模块产生pwm开关信号，并经驱动电路传递给主电路。
11.作为更进一步的解决方案，所述第一数字输入模块还接收电机车的输入过压信号、输入欠压信号、输出过流信号、igbt短路信号、过温信号、手动操作的方向信号、挡位信号和手动/无人模式选择信号。
12.作为更进一步的解决方案，所述数字输出模块对外输出故障灯指示信号、信号灯指示信号、状态指示信号。
13.作为更进一步的解决方案，所述无线收发模块通过无线方式接收远程控制室发出的远程指令，同时将电机车的实时状态信息、故障信息以无线方式发出给远程控制室。
14.作为更进一步的解决方案，所述实时状态信息包括无线通信状态、机车的速度、变频器的电压和变频器的电流信息；所述故障信息包括电机及变频器的各硬件/系统的故障信息。
15.作为更进一步的解决方案，所述显示面板与can通信模块进行通信，并将电机车的状态信息、故障信息发送到显示面板，显示面板对信息进行实时显示。
16.作为更进一步的解决方案，所述变频控制器单元还设置有远程/手动模式确认模块。
17.与相关技术相比较，本实用新型提供的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器具有如下有益效果：
18.本实用新型为具有双模式切换的电机车变频调速器，包括主电路单元和变频控制器单元；主电路单元采用两电平三相逆变桥进行设置，变频控制器单元采用单片机作为核心芯片，并与外围电路模块电性连接，共同组成变频控制器单元；本实用新型能具备双模式，且对电机车各项信息能进行全面掌握，此外，由于添加了远程/手动模式确认模块，因此在切换时，若发生故障能及时发现，从而保证切换模式的安全性。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提供的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器的模块结构图；
20.图2为本实用新型实施例提供的远程/手动模式确认模块的工作流程图。
具体实施方式
21.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
22.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
23.另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于
本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
24.如图1和图2所示，本实施例提供的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，部署在电机车上，包括主电路单元和变频控制器单元。
25.具体的，所述主电路单元采用两电平三相逆变桥进行设置，所述主电路单元的输入端连接直流供电电源，输出端连接矿用电车异步电机。
26.具体的，所述变频控制器单元采用单片机作为核心芯片，并与外围电路模块电性连接，共同组成变频控制器单元；其中，所述外围电路模块包括无线收发模块、数字输入模块、 can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块；所述无线收发模块、数字输入模块、can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块分别与核心芯片电性连接。
27.具体的，所述无线收发模块通过无线信号接收远程指令，所述数字输入模块包括第一数字输入模块和第二数字输入模块，所述第一数字输入模块通过连接线接收本地的司机指令，所述can通信模块与显示面板电性连接，所述显示面板安装在电机车上；所述电机车上安装有若干电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器分别与模拟量输入单元电性连接；所述主电路单元包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端与pwm生成模块电性连接，所述信号输出端与第二数字输入模块电性连接；所述电机车上安装有辅助电路和车上电气设备，所述数字输出模块通过辅助电路与各车上电气设备电性连接。
28.需要说明的是：传统的电机车变频调速器仅提供单一的驾驶员模式，无法进行远程无人和手动驾驶双模式的兼容与切换，本实施例所提出的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器能在远程无人模式和手动驾驶模式进行安全切换，如图1所示，本实施例所提出的电机车变频调速器主要包括主电路和变频控制器两大部分；主电路为两电平三相逆变桥，输入为直流电源，输出连接三相交流异步电机，三相逆变桥由igbt功率器件构成，由pwm开关信号经驱动电路实现通断；其中变频控制器采用单片机作为核心芯片，其主要功能包括：(1)pwm生成：根据指令及工况发出三相桥臂igbt的pwm开关信号； (2)数字输入：主电路中的一些故障信号，包括输入过压、输入欠压、输出过流、igbt 短路、过温等，另外手动操作的方向、挡位信号以及手动/无人模式选择信号等；(3)数字输出：包括故障灯指示、信号灯指示、状态等指示等；(4)无线收发模块：通过无线方式接收远程控制室发出的司机指令，同时将变频器的实时状态信息(包括是无线通信状态、机车的速度、变频器的电压电流等)、故障信息(包括电机及变频器的各种软件及硬件故障)等以无线方式发出给远程控制室；(5)can通信模块：与显示面板进行通信，将变频器的状态信息、故障信息发送到显示面板，显示面板实时这些信息，供司机观察。(6)远程/手动模式的确认：通过软件程序确定变频器处于远程无人驾驶模式还是手动操作模式。
29.作为更进一步的解决方案，所述第一数字输入模块还通过连接线与模式选择开关电性连接，所述模式选择开关为双模切换开关，包括远程无人驾驶模式和本地手动驾驶模式。
30.作为更进一步的解决方案，所述主电路单元输出端连接的矿用电车异步电机为三相交流异步电机。
31.作为更进一步的解决方案，所述两电平三相逆变桥由igbt功率器件构成，所述pwm生成模块产生pwm开关信号，并经驱动电路传递给主电路。
32.作为更进一步的解决方案，所述第一数字输入模块还接收电机车的输入过压信号、输入欠压信号、输出过流信号、igbt短路信号、过温信号、手动操作的方向信号、挡位信号和手动/无人模式选择信号。
33.作为更进一步的解决方案，所述数字输出模块对外输出故障灯指示信号、信号灯指示信号、状态指示信号。
34.作为更进一步的解决方案，所述无线收发模块通过无线方式接收远程控制室发出的远程指令，同时将电机车的实时状态信息、故障信息以无线方式发出给远程控制室。
35.作为更进一步的解决方案，所述实时状态信息包括无线通信状态、机车的速度、变频器的电压和变频器的电流信息；所述故障信息包括电机及变频器的各硬件/系统的故障信息。
36.作为更进一步的解决方案，所述显示面板与can通信模块进行通信，并将电机车的状态信息、故障信息发送到显示面板，显示面板对信息进行实时显示。
37.作为更进一步的解决方案，所述变频控制器单元还设置有远程/手动模式确认模块。
38.需要说明的是：本实施例通过添加远程/手动模式确认模块来进行双模式的安全切换，所述远程/手动模式确认模块的工作流程如下：所述变频控制器单元收到模式开关信号，指令确认开始，通过模式开关信号判断切换模式，若“无人＝0”“手动＝1”则模式为手动，并接收手动指令；若“无人＝1”“手动＝0”则模式为远程，并进入等待远程信息状态，若等待状态超时，则为无线网络故障；若接收到无人驾驶允许信号，则模式为无人接收远动指令；若模式开关信号为“无人＝1”“手动＝0”和“无人＝0”“手动＝1”之外的信号，则模式设置为故障。
39.以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，部署在电机车上，其特征在于，包括主电路单元和变频控制器单元；所述主电路单元采用两电平三相逆变桥进行设置，所述主电路单元的输入端连接直流供电电源，输出端连接矿用电车异步电机；所述变频控制器单元采用单片机作为核心芯片，并与外围电路模块电性连接，共同组成变频控制器单元；其中，所述外围电路模块包括无线收发模块、数字输入模块、can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块；所述无线收发模块、数字输入模块、can通信模块、模拟量输入模块、pwm生成模块和数字输出模块分别与核心芯片电性连接；所述无线收发模块通过无线信号接收远程指令，所述数字输入模块包括第一数字输入模块和第二数字输入模块，所述第一数字输入模块通过连接线接收本地的司机指令，所述can通信模块与显示面板电性连接，所述显示面板安装在电机车上；所述电机车上安装有若干电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器分别与模拟量输入单元电性连接；所述主电路单元包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端与pwm生成模块电性连接，所述信号输出端与第二数字输入模块电性连接；所述电机车上安装有辅助电路和车上电气设备，所述数字输出模块通过辅助电路与各车上电气设备电性连接。2.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述第一数字输入模块还通过连接线与模式选择开关电性连接，所述模式选择开关为双模切换开关，包括远程无人驾驶模式和本地手动驾驶模式。3.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述主电路单元输出端连接的矿用电车异步电机为三相交流异步电机。4.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述两电平三相逆变桥由igbt功率器件构成，所述pwm生成模块产生pwm开关信号，并经驱动电路传递给主电路。5.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述第一数字输入模块还接收电机车的输入过压信号、输入欠压信号、输出过流信号、igbt短路信号、过温信号、手动操作的方向信号、挡位信号和手动/无人模式选择信号。6.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述数字输出模块对外输出故障灯指示信号、信号灯指示信号、状态指示信号。7.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述无线收发模块通过无线方式接收远程控制室发出的远程指令，同时将电机车的实时状态信息、故障信息以无线方式发出给远程控制室。8.根据权利要求7所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述实时状态信息包括无线通信状态、机车的速度、变频器的电压和变频器的电流信息；所述故障信息包括电机及变频器的各硬件/系统的故障信息。9.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述显示面板与can通信模块进行通信，并将电机车的状态信息、故障信息发送到显示面板，显示面板对信息进行实时显示。
10.根据权利要求1所述的一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，其特征在于，所述变频控制器单元还设置有远程/手动模式确认模块。

技术总结
本实用新型提供一种具有远程无人和手动驾驶双模式的电机车变频调速器，涉及交流变频调速器领域。本实用新型为具有双模式切换的电机车变频调速器，包括主电路单元和变频控制器单元；主电路单元采用两电平三相逆变桥进行设置，变频控制器单元采用单片机作为核心芯片，并与外围电路模块电性连接，共同组成变频控制器单元；本实用新型能具备双模式，且对电机车各项信息能进行全面掌握，此外，由于添加了远程/手动模式确认模块，因此在切换时，若发生故障能及时发现，从而保证切换模式的安全性。从而保证切换模式的安全性。从而保证切换模式的安全性。


技术研发人员：郭冀岭 王远波
受保护的技术使用者：成都茂源科技有限公司
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/12/27