[0001] 本发明涉及矿用设备技术领域，特别是涉及一种变频开斗控制系统及方法。

[0002] 本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

[0003] WK‑10B电铲是WK‑10电铲的第三代改进机型，现有开斗机构为直流控制系统，其主要元器件(从控制到执行机构)包括主令控制器、中间继电器、直流接触器、电阻器组、直流电动机等。

[0004] 开斗电动机(直流电动机)为积复励电机,它是以串励为主、并励为辅的电动机，电动机具有串励电动机的特性，而又不致发生“空载飞速”的危险，当负载转矩突然增大时，由于串励绕组中的电流增大，磁通增大，从而促使电磁转矩更快增大，以克服突然增大的负载转矩。该电动机长期受电，RK1是并励绕组，RK2是串励绕组，RK3是补极，不开斗时，由于电枢回路串连了一个大的电阻R28，使电机产生的转矩只能拉紧开斗绳索，由于电枢电流很小，不致使电动机过热，开斗时，直流接触器KM15短接串联电阻，使开斗电机瞬间发出很大的拉力，打开斗门。

[0005] 但在调试时，若将串激接反，电动机变成差复激电机，就会感到无力，甚至不能开斗，该方式被广泛应用在WK‑10B挖掘机。在直流控制系统中，KM15直流接触器经常因主触点烧灼导致没有二次开斗或二次开斗常开(斗门关不上)。在主回路中，经常会因为R27/R28/R29电阻器组损坏或烧断导致WK‑10B电铲没有一次开斗、没有二次开斗或一/二次开斗都没有等故障。电阻器组在正常作业中会有大量的热量散出，有时电阻器会热的发红。电阻器中心的陶瓷架也会因为长时间烤制，导致陶瓷架炸裂导致其他电器故障，发生故障时排查故障点增加，检修效率低下，严重影响日常生产检修安排。

[0006] 而在WK‑10B电铲上应用变频调速开斗装置的难度比变频铲大，首先WK‑10B电铲没有PLC控制器，无法通过PLC控制器实时控制变频器的给定信号；其次WK‑10B电铲的主令控制器没有推压和回收信号，变频器无法根据推压机构的方向调整给定信号。

[0035] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0036] 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发明的示例性实施方式。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，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0037] 在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0038] 实施例一

[0039] 现有技术中WK10B电铲应用的直流控制系统，元器件复杂且在应用过程中出现故障，导致开斗故障，影响日常检修操作；因此，本发明提供了一种变频开斗控制系统。

[0040] 接下来，结合图1‑图3对本实施例公开的一种变频开斗控制系统进行详细说明。该变频开斗控制系统包括电源控制单元、主令控制单元和变频器，电源控制单元用于响应于电源运行状态，触发绷绳信号并输出；主令控制单元用于响应于开斗运行指令，触发开斗信号并输出，开斗信号的输出时间晚于绷绳信号；变频器电连接有开斗电机，变频器用于接收绷绳信号，响应于绷绳信号启动并输出预设的第一转矩至开斗电机，直至接收开斗信号；变频器接收开斗信号，响应于开斗信号在预设时间段内将的第一转矩增加至第二转矩并输出至开斗电机；以控制开斗电机的力矩，打开斗栓。

[0041] 进一步的，电源控制单元包括三相整流桥电源和接触器KM9，三相整流桥电源与接触器KM9的线圈电连接，DC24V电源与接触器KM9的辅触点电连接，接触器KM9的辅触点与变频器的第一端DI0电连接，第一接触器的辅触点为常开触点。

[0042] 主令控制单元包括主令开关、第一继电器K14和第二继电器K571，DC24V电源与主令开关电连接，主令开关与第一继电器K14的线圈电连接，DC220V电源与第一继电器K14的辅触点电连接，第一继电器K14的辅触点与第二继电器K571的线圈电连接，DC24V电源与第二继电器K571的辅触点电连接，第二继电器K571的辅触点与变频器的第二端DI12电连接，第一继电器K14和第二继电器K571的辅触点为常开触点。

[0043] 开斗电机内安装有编码器，编码器用于采集开斗电机的速度和方向并传输至变频器，使变频器的输出无限接近更准确的设定值，实现闭环控制。进一步的，还包括制动电阻，制动电阻的第一端与变频器的第三端电连接，变频器的第四端与制动电阻的第二端电连接。

[0044] 本实施例的工作方式如下：

[0045] 绷绳过程：

[0046] 电铲启动后，三相整流桥电源接通，三相整流桥电源和接触器KM9的线圈组成闭合回路，接触器KM9的线圈得电，接触器KM9吸合，接触器KM9的辅助触点(常开点)闭合，将绷绳信号送到变频器DI0处，变频器启动,变频器输出一个小转矩至开斗电机，用于绷紧开斗绳，并在推压机构工作时，保持开斗绳跟随铲斗卷放。

[0047] 开斗过程：

[0048] 当主令打到开斗位置时，即主令开关闭合，第一继电器K14的线圈得电，第一继电器K14吸合，第一继电器K14的辅触点(常开点)闭合，则DC220V电源、第一继电器K14和第二继电器K571的线圈组成闭合回路，第二继电器K571的线圈得电，第二继电器K571的辅触点(常开点)闭合，将开斗信号送到变频器DI2处，变频器开始增加输出转矩，转矩缓慢(大约1.5s)增大到开斗转矩，将都栓拉开，完成开斗。

[0049] 实施例二

[0050] 本实施例公开了一种变频开斗控制方法，包括如下步骤：

[0051] S1、获取绷绳信号，响应于绷绳信号，启动变频器并输出预设的第一转矩至开斗电机，直至接收开斗信号。其中，绷绳信号为电源控制单元响应于电源运行状态输出。

[0052] 具体的，电铲启动后，三相整流桥电源接通，三相整流桥电源和接触器KM9的线圈组成闭合回路，接触器KM9的线圈得电，接触器KM9吸合，接触器KM9的辅助触点(常开点)闭合，将绷绳信号送到变频器DI0处。

[0053] S2、响应于开斗信号在预设时间段内将的第一转矩增加至第二转矩并输出至开斗电机，以控制开斗电机的力矩，打开斗栓；其中，开斗信号为主令控制单元响应于开斗运行指令触发。

[0054] 其中，预设时间段为1.5s，第一转矩为45％转矩，第二转矩为60％转矩，此处转矩指的是开斗电机的最大转矩。

[0055] 具体的，当主令打到开斗位置时，即主令开关闭合，第一继电器K14的线圈得电，第一继电器K14吸合，第一继电器K14的辅触点(常开点)闭合，则DC220V电源、第一继电器K14和第二继电器K571的线圈组成闭合回路，第二继电器K571的线圈得电，第二继电器K571的辅触点(常开点)闭合，将开斗信号送到变频器DI2处。

[0056] 进一步的，变频器根据第一转矩和第二转矩控制开斗电机输出第一力矩N2和第二力矩N3，第二力矩大于第一力矩，第一力矩大于力矩阈值N1。

[0057] 具体的，在电铲工作时，卷筒卷放动作由以下3个力共同作用决定：

[0058] 1、变频器控制开斗电机输出一个较小的力矩阈值N1；

[0059] 2、开斗电机带动卷筒缠绕钢丝绳需要的最小力矩为第一力矩N2；

[0060] 3、推压机构工作时,铲斗对钢丝绳的力矩为第二力矩N3。

[0061] 系统设计时，将N1调整至大于N2的固定值。

[0062] N3随着推压机构的动作而变化：

[0063] 当推压机构不工作时，N3＝0，N1>N2，卷筒正常卷绳，直到钢丝绳拉紧；

[0064] 当推压向前时，N3远大于N2,卷筒开始被动放绳，直到推压停止；

[0065] 当推压向后时，N3<0,钢丝绳开始松弛，由于N1>N2，卷筒正常卷绳，直到钢丝绳拉紧；进而保持开斗绳跟随铲斗卷放。

[0066] 上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。

[0067] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。