GE他励牵引控制器说明书正规.docx

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GE他励牵引控制器说明书正规

他励（SX）晶体管牵引电机控制器和串励泵电机控制器安装操作手册

合肥钦力电子有限公司

注意:

这里所包含的资料是用于帮助在GE固态控制器的应用、安装和服务中电动车辆的使用者和OEM’S。

这个手册不意味着包括OEM车辆类型中所有的变化可能。

它也不能提供在车辆的安装、操作和维修中所遇到的各种可能情况。

对于其他的资料或问题的解决方法,请通过正常的服务渠道,向OEM车辆制造商寻求支持,不要与GE直接联系。

第一部分介绍····························································3

1.1电机特性·····················································3

1.2固态换向·····················································4

1.3灵活的系统应用···············································4

1.4元件少,特性多···············································4

第二部分SX系列电动机控制器特性··································5

2.1特性························································5

2.1.1振荡器特性···················································5

2.1.1a标准运行·····················································5

2.1.1b爬行速度·····················································5

2.1.1c控制加速·····················································5

2.1.2电流极限·····················································5

2.1.3制动·························································5

2.1.3a反接制动·····················································5

2.1.3b再生制动到零速度·············································5

2.1.3c脚踏板位置反接制动···········································5

2.1.3d自动制动·····················································5

2.1.4辅助速度控制·················································6

2.1.4a弱磁·························································6

2.1.4b速度限制·····················································6

2.1.5坡道运行·····················································6

2.1.5a坡道起动·····················································6

2.1.5b防反向滚动···················································6

2.1.6转向泵接触器延时·············································6

2.1.7持续电流线圈驱动器和内部线圈反电势抑制·······················6

2.2系统超限保护··················································6

2.2.1静态回复关断（SRO）············································6

2.2.2加速器电压偏低不起动·········································6

2.2.3脉冲监控断开（PMT）············································6

2.2.4热保护（TP）····················································7

2.2.5低电压检测···················································7

2.3诊断·························································7

2.3.1系统诊断·····················································7

2.3.2状态码·······················································7

2.3.2a标准状态码···················································7

2.3.2b存储状态码···················································7

2.3.3小时计读数···················································7

2.3.3a维修警告和速度限制···········································7

2.3.4蓄电池放电指示（BDI）··········································7

2.3.4a内阻补偿·····················································7

2.3.5手持装置·····················································8

2.3.6RS-232通讯接口··············································8

2.3.6a人工干扰显示模式·············································8

2.3.7电路板线圈驱动模块···········································8

2.3.8车辆管理模块（TMM）···········································8

2.4STAR液压泵控制··············································8

第三部分订货资料、基本原理图和基本外型图·······················9

3.1他励控制器订货资料··········································9

3.2STAR泵控制器订货资料·······································9

3.3他励控制器外型尺寸图········································10

3.4STAR泵控制器外型尺寸图·····································11

3.5牵引控制基本原理图··········································12

3.6STAR泵控制基本原理图·······································13

3.7控制器总成一体布置图·········································13

3.8控制器总成基本原理图·········································14

3.9线束连接说明·················································15

3.10加速器·······················································15

第四部分故障检查和诊断状态码····································16

4.1一般维修说明················································16

4.2一般故障检查说明············································17

4.3牵引控制器状态码表··········································17

第一部分介绍

1.1电机特性

在过去的几年里,牵引电机在控制能力的高技术水平上发生了很大的变化。

车辆制造商和用户对于现在他们所应用的电动车辆电机和控制系统正不断地期望有更大的提高和灵活性。

为了适应这些市场需求,牵引系统设计者们被迫开发新的思路以减少成本提高整个系统的功能和特性。

我们正在发展几代的设计,从而能够让市场感受到当今技术的优势,并盼望着能有新的发展出现。

GE已经开始介绍第二代系统，它用于他励直流并绕电机。

他励直流电机系统能提供很多已经建立的先进的交流系统的特性。

从历史上看，大多数的电动车辆依靠串励电机设计，这是因为在低速时，它是有产生很大转矩的能力。

但是，随着高效率系统需求的增加，例如，用户需要特殊转矩的系统。

并励电动机被认为优于串励电动机。

在很多应用中，通过在他励电机中，分别控制励磁和电枢电流，串绕和并绕电机的最佳优点能被很好地结合。

　　正如图所示的典型性能曲线，很明显串励电机在低速特性上有很高的转矩。

　　在并激电机中，励磁直接通过电源连接，因此它独立于负载和电枢电流。

如果场强保持恒定，那么转矩将直接随着电枢电流的变化而变化。

如果电机上的机械负载增加，那么电机减速，同时，减少反电势（反电势取决于速度和恒定的场强）。

减弱反电势可允许电枢电流增加，用于提供增加的机械负载所需的更大转矩。

如果机械负载减小那么与上个过程相反。

电机速度和反电动势增加，而电枢电流和转速则会下降。

因而无论负载何时变化，速度也发生变化，直到电机再次达到电平衡。

　　在并励电机中，在平地状态下以无载到正常满载，速度的变化不超过10%，由于这个原因，并励电机可认为是恒速电机。

　　在他励电机中，在正常的运转过程中，电机以固定磁场并励电机形式运转。

可是,当需要额外的转矩时，例如，爬行非平坦地带，象斜坡和同类的情况，增加励磁电流来提供高水平的转矩。

在大多数情况下，电枢与励磁的安匝比与相当尺寸的串激电机相似。

暂且不论上述的恒功率特性，还有很多增加性能降低成本的特性。

下面的叙述是这些特性中一些特性的例子简介。

1.2固态换向

在电动机中,电枢旋转方向是由流过励磁绕组电流的方向决定的。

因为在全转矩的时候，需要的并励电动机励磁电流大约是电枢电流的10％，所以，用一个低功率晶体管H桥电路来代替双极双掷换向接触器，成本合适而有效。

　　通过给成对的晶体管加压，电流可以在励磁绕组的正反向流动，励磁和电枢控制电路典型工作在12KHZ到15KHZ，这是一个人们所听不到的频率范围。

这种高频工作取消了换向接触器，使车辆的噪音很小。

励磁控制电路典型的工作频率为2KHZ。

　　并励电机牵引电路通常只需要线性接触器。

这个接触器用于线性电容的每次预充电和在产生全电机转矩的情况出现问题时，关闭电机电路的紧急情况。

这个线性接触器能通过车辆的逻辑组合的变化施加电压或断开电压。

例如，关闭钥匙开关，闭合起动开关或座位开关，按时在停车时减少供电。

另外，这些优化处理使车辆减少了不必要的驾驶疑虑。

1.3灵活的系统应用

因为他励电机控制器具有独立控制电枢和励磁电路的能力，为能使电机在保证正常工作参数条件下，将系统调整为最大系统工作效率。

一般来说，因为励磁和电枢分别独立，通过合适的控制应用能使电机性能曲线达到最佳。

1.4元件少、特性多

　　串绕电机的弱磁可通过在电机励磁绕组上并联一个电阻完成。

把励磁中流过的电流分给电阻一些，能使励磁电流减少或减弱。

随着磁场的减弱，电机速度增加，得到超速运行的效果。

为了改变“超速运行的速度”，可以改变电阻阻值。

在他励电机中，通过单独控制励磁电流，可以在最大弱磁速度和电机的基本速度之间调整超速运行的水平。

这个特性可以按你所需要的进行调整加强，而不需要接触器和在串励电机弱磁中使用的电阻。

　　超载运行速度极限或下坡速度应是恒定的。

很自然并励电机应尽量保持一个恒速下坡。

这种特性可通过控制器增加磁场强度来提高完成。

超载运行控制正好与弱磁控制相反。

励磁电流增加，电枢旋转减慢。

　　再生制动（制动能量返回电池）完全可以通过固态元件来完成。

再生制动的主要优点是提高了电机寿命。

在电枢两端并联二极管箝位，在制动过程中，产生相同的电动制动转矩，而电机电流减少50%或更多。

低电流使电刷使用寿命增加，减少电机发热。

固态再生制动取消了大功率二极管，电流传感器和接触器。

GE将来将开发新一代电动牵引电机系统用于具有他励直流并励电机和控制器的电动车辆。

上述所提出的特性，将在交流或无刷直流技术车辆系统中应用，并且成本也是可以接受的。

第二部分SX系列电动机控制器特性

2.1特性

2.1.1振荡器特性

2.1.1a标准运行

　　加速器处于最大阻值或电压时，爬行速度可用手持装置功能2或调整电位计来调整。

为了设置电机最高速度，可以在励磁控制部分调整弱磁的强度。

当电枢电流小于功能24设定的值并且加速器输入电压小于1V时，那么最高速功能（最小励磁电流）就能够实现。

最高速度可由手持装置功能7或调整电位计来调整。

导通比从0%到100%之间变化。

SX控制器在恒定频率下工作，导通比是由用于电机电路中电压或电流的脉宽控制的。

2.1.1b爬行速度

　　加速器在最大阻值或电压（大约3.7-3.5VDC）时,爬行速度可由手持装置的功能2调整。

在爬行速度时,导通时间降到大约5%,关断时间大约是95%。

在晶体管全部都工作时,情况正好相反（关断时间短,导通时间长）。

振荡器导通和关断时间的变化,使电机两端的电压改变,从而对于给定的负载,电机的速度也发生变化。

2.1.1c控制加速

这个特性用于控制器在强行加速中,调整蓄电池加给电动机的电压达到100%需要的时间。

由功能3调整,范围是0.1秒到22秒。

2.1.2电流极限

通过利用与电枢和励磁绕组串联的传感器可以监测电机电流。

传感器所检测的信息反馈到控制卡,因此电流可以被限制在预设的电流值。

如果检测到重载电流,此电路对振荡器制约运行,把平均电流限定在由手持装置功能4和功能8设定的数值。

C/L的设定是根据控制器的最大热容量值决定的。

因为回扫电流流过3REC,所以除了在100%导通时间以外,电机电流通常比蓄电池电流大。

2.1.3制动

2.1.3a反接制动

2.1.3b再生制动到零速度

当反向时,通过提供一个小量的用于降速的制动转矩达到减速的目的。

如果车辆正在行驶中,而方向杆从一个方向扳到另一个方向,再生信号产生了。

一旦再生信号产生了，励磁电流增加（电枢电路见图5）,电枢电流就被调整到由功能9设定的再生电流极限。

当车辆减速时,励磁电流继续增加,晶体管Q2间断地导通。

励磁电流一直上升到由功能10设定的预定值,同时Q2的导通比将上升到100%导通。

一旦上述条件都达到,再生制动电流极限将不再维持，制动功能就被取消。

磁场反向，控制器回到电动机状态。

在再生过程中电机产生的一部分能量回馈给电池,另一部分能量在电机中以热能的形式消耗掉。

2.1.3c脚踏板位置反接制动

这个特性提供当方向开关改变时,由脚踏板位置来控制反接制动的距离。

当加速器回到爬行速度位置时,脚踏板位置将再生制动电流减小到此功能设定的值。

加速器在最高速位置时,获得最大再生制动电流。

2.1.3d自动制动

此特性在方向开关或加速器开关处于中性位置时将被起动。

一旦此功能被激活,自动制动和脚踏板位置反接制动工作过程相似,此特性由手持装置功能21设定。

2.1.4辅助速度控制

2.1.4a弱磁

此功能用于调整弱磁的强度,以设定电机的最高速度。

当电枢电流小于功能24设定的值,并且加速器输入电压小于1V时,此功能运行。

值得注意的是此功能用于使电机和控制器性能处于最佳状态,它的设定是在车辆开发时期由GE的OEM工程师决定的。

这个设定值没有OEM的许可千万不要由个人更改。

2.1.4b速度限制

这个特性提供了一种通过利用三个“可调速度”限制电机电压的控制速度的方法。

电机电压限制调整晶体管控制器给出的最高速度,但实际上车辆速度在任何一个设定点都是变化的,这主要取决于车辆的负载。

每一个速度限制都可以用手持装置功能11,12,13来调整。

2.1.5坡道运行

2.1.5a坡道起动

此特性提供最大控制转矩,使车辆在坡道上再次起动。

此功能的记忆装置是方向开关。

当车辆停在坡道上时,为了再起动时使控制系统能保证满功率,方向开关必须在原来的或中性位置。

加速器电位计输入将调整坡道起动电流。

2.1.5b防反向滚动

此特性提供减速转矩以限制在非运行方向上的滑动速度。

例如,当车辆停在一个斜坡上，加速器脚踏板释放了，或当在斜坡上起动时，刹车释放了。

在加速器或刹车释放时,此特性强制使车辆以非常慢的速度滑下坡道。

因为车辆在滑下时会积攒很大的速度,所以在坡道上再次起动所需的转矩要比无限制滑下速度时的转矩小。

2.1.6转向泵接触器延时

这个特性对SP延时提供两种选择。

选择1：

当F或R方向开关打开时,提供0.5-63秒的延时后,转向泵接触器释放。

但无论何时座位开关打开后,就取消这种延时而经1.5秒的延时后,转向泵接触器释放。

选择2：

当座位开关打开时,提供0.5-63秒的延时后,转向泵接触器释放。

2.1.7板上线圈驱动器和内部线圈反电势抑制

线性和SP接触器线圈驱动器在控制卡板上。

这些接触器的线圈额定值与车辆蓄电池电池电压相同。

2.2系统超限保护

2.2.1静态回复关断（SRO）

这是控制装置固有的特性,要求驾驶员在任何时候离开车辆又返回之后,必须把方向控制杆扳回到中性位置。

如果座位开关或钥匙开关被断开,控制装置就被关闭,不能重新起动，只有方向控制杆回复到空档之后,才能重新起动。

在座位开关的输入端设有2秒的时间延时,以允许在遇到颠簸时,座位开关瞬时断开。

2.2.2加速器电压偏低不起动

无论何时钥匙开关或座位开关闭合,这个特性就检查加速器的输入电压。

如果电压小于3V,那么控制器不起动。

这个特性可以保证控制器在起动时以低速运行。

2.2.3脉冲监控断开（PMT）

PMT包括三种特性,如果出现使车辆运行失控的故障时,PMT特性会闭锁即关断控制装置。

·预查·再查·自动再查和复位

PMT电路不允许控制装置在下列工况下起动:

·在起动或运行中,控制装置对电枢和励磁场效应晶体管都监控。

·如果电枢或励磁场效应晶体管出现故障，会导致车辆运行失控,那么控制装置在起动时不允许线性接触器吸合或在运行中释放线接触器。

2.2.4热保护器（TP）

这个温度传感装置装在大功率晶体管（Q1）模块中。

如果晶体管的温度超过设计极限,热保护器会降低最大电流极限,并保持晶体管处于它们的温度极限以内。

即使处于降低的电流极限,车辆也能正常达到足够的速度。

当控制装置冷却后,热保护器将自动复位,使控制器返回到全功率工作。

2.2.5低电压检测

蓄电池特别是容量小的或放电超过80%的蓄电池,加上负载以后,在控制装置接线端会产生低电压。

SX控制器设计成对于标称电压为36-84V的蓄电池,降到50%的蓄电池标称电压仍可使用;标称电压为24V的蓄电池,降到75%的蓄电池标称电压仍可使用。

更低的蓄电池电压会引起控制装置不能正常工作，一旦失控，PMT会断开线性接触器。

2.3诊断

2.3.1系统诊断

控制装置检测系统目前的工作状态,并能用显示表或手持装置显示。

目前,SX系统使用的牵引和泵控制器和车辆管理模块（TMM）有超过70种状态码。

用TMM状态码显示,SX系统还能降低电机电流,严重的故障情况向操作者报警。

2.3.2状态码

2.3.2a标准状态码

SX控制装置有超过30种的状态码,用于帮助服务技术人员和操作者解决车辆出现的问题。

如果车辆发生错误的运行,一个状态码就会显示在装有显示表的车辆上,或把手持装置插在逻辑卡的"Y"插头位置,读取状态码。

根据状态码数值,依照诊断状态码所列过程,找出问题并解决问题。

注意:

状态码指导书不能包括产生状态码的所有各种可能原因。

他们只能由于大多数直接输入导致状态码的产生的情况提供检查。

2.3.2b存储状态码

这个特性记录了最后16个“存储状态码”，此状态码使产生PMT的控制器对正常的车辆工作进行关断或停车。

（PMT类型故障通过钥匙开关复位）。

这些状态码以及相应的BDI和小时计读数可以用手持装置读取,或通过RS232通讯口把信息转存到个人计算机终端。

2.3.3小时计读数

此特性在每一次钥匙开关断开时,把牵引和泵控制装置的使用时间记录显示在显示表上。

2.3.3a维修警告和速度限制

此特性显示状态码99,或当车辆工作时间与维修警告寄存器设定的时间相同时,激发一个速度限制。

此特性用手持装置的功能19和20设定。

车辆需要维修时,操作者将被警告。

2.3.4蓄电池放电指示（BDI）

微处理器的最新技术被应用于提供蓄电池准确的电量信息和对车辆操作者提供低电或高电的警告信号。

特性和功能:

·显示100%-0%电量

·在20%电量时,显示闪烁

·在10%电量时,停止泵电路工作

·36V/48V工作电压自动调整

·在24V-80V电压之间可调

2.3.4a内阻补偿

此特性用于带有蓄电池放电指示的车辆,调整此功能可以提高BDI的精度。

2.3.5手持装置

这种手持装置是一种用于LX,ZX和SX系列GE固态控制器的多功能工具。

它由发光二极管（LED）显示器和供数据输入用的键盘组成。

注意：

在订货时，SX控制器使用的手持装置部件号是不同的。

特性和功能：

·监视牵引和泵控制器系统的状态码,监视周期性随机状态码

·监视蓄电池电量状态

·监视牵引和泵控制器小时计读数,监视或调