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變頻式皮帶輸送機功率平衡的控制研究
文章來源：http://gyyfyc.cn 發(fā)布時間：2018-08-02 15:48 瀏覽次數(shù)：
皮帶輸送機具有運行穩(wěn)定且輸送能力強等特點,已成為煤礦運輸系統(tǒng)的重要設(shè)備。煤礦井下的多機驅(qū)動式皮帶輸送機在運輸過程中,存在著原煤負載不均及其他因素,較易造成電動機之間的負載分配不均。若各個驅(qū)動之間的功率不平衡程度超過規(guī)定限度時,受力較大的驅(qū)動容易出現(xiàn)過載損壞,極大地影響生產(chǎn)運輸。
因此,為防止因負載分配不均而損壞,多機驅(qū)動式皮帶輸送機,需要在負載出現(xiàn)變化時保持各驅(qū)動的輸出功率在一定的比例范圍內(nèi)。變頻調(diào)速方式較傳統(tǒng)的液力耦合器驅(qū)動方式具有效率高的優(yōu)點,較可控啟動傳輸裝置的驅(qū)動方式具有成本低、設(shè)備故障易于維修維護的特點。
以雙電機驅(qū)動的皮帶輸送機為對象進行分析,為了保證各電動機的輸出功率在一定范圍內(nèi)保持平衡,各個驅(qū)動可以利用變頻驅(qū)動方式進行驅(qū)動,其各個驅(qū)動所需的轉(zhuǎn)矩依據(jù)負荷進行分配。根據(jù)主從電機的控制方式不同,主電動機通過采用轉(zhuǎn)速給定進行控制,為實現(xiàn)主從電動機之間能夠?qū)崿F(xiàn)功率平衡性能,主電動機對從電動機進行的控制是通過對電機轉(zhuǎn)矩進行實時跟蹤實現(xiàn)的。對電機轉(zhuǎn)矩的跟蹤可以通過利用直接轉(zhuǎn)矩與空間電壓矢量調(diào)制相結(jié)合的方式實現(xiàn)。
1、基于轉(zhuǎn)矩跟隨的功率平衡控制原理
為實現(xiàn)帶式輸送機各個驅(qū)動之間功率平衡,保持主從電動機之間的速度匹配,通過對主從電機的輸出轉(zhuǎn)矩進行控制,從而也實現(xiàn)對主從電機的功率控制而這是利用電機的負載相互耦合實現(xiàn)的。
皮帶輸送機為實現(xiàn)速度匹配可以通過耦合各電機負載的方式實現(xiàn),但要實現(xiàn)皮帶輸送機各個驅(qū)動之間的功率平衡控制,需要為各個驅(qū)動選擇合適功率配比的電動機,其功率配比又是依據(jù)電動機的性能與驅(qū)動設(shè)備的特性設(shè)計配比進行選擇的。
2、基于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的功率平衡控制方案
為實現(xiàn)主從電機功率平衡,該方案通過利用轉(zhuǎn)矩跟隨的控制原理實現(xiàn)目標(biāo)。在實現(xiàn)該方案時將對電機的轉(zhuǎn)矩分配方式在電機功率輸出時進行應(yīng)用。依據(jù)以上原理建立控制框圖,如下頁圖1所示。圖1主從兩個控制回路表示為:對輸送機系統(tǒng)進行變頻調(diào)速控制可以通過主電動機M1的變頻器實現(xiàn)。主電機M的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為速度環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出值,磁通環(huán)控制是依據(jù)兩臺電動機在各自系統(tǒng)中的磁通量決定,進而實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制,達到了各臺電機的轉(zhuǎn)矩平衡與功率平衡。在功率平衡系統(tǒng)中,由于直接轉(zhuǎn)矩控制可實現(xiàn)對電磁轉(zhuǎn)矩進行控制且無需考慮定子電流的耦合性的特點,為實現(xiàn)從電機轉(zhuǎn)矩跟隨主電機的問題,可以通過利用直接轉(zhuǎn)矩控制方式來實現(xiàn)。
圖1雙電動機拖動功率平衡控制框圖
傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制往往存在著開關(guān)頻率不固定,低速時轉(zhuǎn)矩脈動大等缺點,針對以上不足之處,本文通過釆用PI調(diào)節(jié)器取代了傳統(tǒng)的滯環(huán)比較器的方式解決不足之處。通過對電壓矢量U4、U在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進行檢測,將檢測得到的數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換得到靜止坐標(biāo)系下的參考電壓U、U,便可對逆變器進行空間電壓矢量調(diào)制( SVPWM)。為了實現(xiàn)磁通優(yōu)化與更加平穩(wěn)的運行電機可通過利用直接轉(zhuǎn)矩與SVM相結(jié)合的控制方式達到目標(biāo)。
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