刮板輸送機(jī)變頻驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、刮板輸送機(jī)是煤礦工作面上重要設(shè)備之一，承擔(dān)著運煤任務(wù)和為采煤機(jī)提供運行軌道以及為液壓支架提供推移支點。刮板輸送機(jī)工作中頻繁起動，重載起動，不但啟動難，還浪費了大量電能。針對這一問題，研究了刮板輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)。
　　 分析了目前刮板輸送機(jī)采用的幾種耦合驅(qū)動系統(tǒng)，結(jié)果表明采用變頻驅(qū)動綜合程度最好。為此，本文主要是研究刮板輸送機(jī)的變頻驅(qū)動控制系統(tǒng)，具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 首先研究了刮板輸送機(jī)的負(fù)載特性。簡單介紹了刮

2、板輸送機(jī)的傳動系統(tǒng)組成，刮板輸送機(jī)的電動機(jī)特性，對啟動困難和經(jīng)常過載的原因進(jìn)行了分析，同時對四種常用的速度起動曲線進(jìn)行比對，反S形曲線相對較好，能夠?qū)崿F(xiàn)刮板輸送機(jī)的平滑起動。為了具體分析刮板輸送機(jī)的負(fù)載特性，以刮板鏈的粘彈性搭建Kelvin-Vogit模型，以有限元的方法分析刮板鏈的動力學(xué)方程、刮板輸送機(jī)的動力學(xué)方程，從而建立了刮板輸送機(jī)位移、速度、加速度和張力的動力學(xué)模型。分析了目前刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾雙機(jī)起動下出現(xiàn)的功率不平衡現(xiàn)象，影

3、響因子為功率分配和起動順序時間差。
　　 其次，對變頻驅(qū)動模型進(jìn)行了可行性分析。直接轉(zhuǎn)矩控制以其結(jié)構(gòu)簡單，對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制為本文所采用。簡要介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，分析傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)下低速轉(zhuǎn)矩脈動大的原因，而目前采用SVPWM技術(shù)能夠彌補該缺陷。鑒于此，搭建了基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)模型，并對此模型進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示，輸出波形較為平滑，毛刺較少，且普通恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和刮板輸送機(jī)下的結(jié)果差異并不明顯。這表

4、明基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)應(yīng)用在刮板輸送機(jī)變頻驅(qū)動中具有可行性。
　　 為此，以刮板輸送機(jī)的DSB75型電機(jī)參數(shù)為原型，在電網(wǎng)電壓1140V下，計算選擇器件，搭建變頻驅(qū)動系統(tǒng)的硬件電路。硬件電路主要包括主電路、控制電路和保護(hù)電路。其中主電路主要是對整流電路、濾波電路、能耗制動電路、逆變電路和驅(qū)動電路進(jìn)行設(shè)計;控制電路是以DSP2407芯片搭建的控制系統(tǒng);保護(hù)電路主要有:直流母線上的過壓、欠壓保護(hù)和短路保護(hù)，IGBT的過流

5、、過壓保護(hù)，電動機(jī)的過熱保護(hù)、過載保護(hù)和斷相保護(hù)。
　　 基于控制芯片DSP2407，在CCS3.3環(huán)境下編寫直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的相關(guān)程序。主要有DSP初始化程序、主程序和DTC算法程序。其中DTC算法程序是控制系統(tǒng)的核心所在，主要由中斷服務(wù)程序來實現(xiàn)，SVPWM程序是中斷服務(wù)程序的關(guān)鍵部分。故障中斷保護(hù)設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計必不可少的，主要目的是保護(hù)功率開關(guān)器件和電機(jī)。為了驗證程序的可行性，在實驗室小功率逆變器硬件電路上進(jìn)行調(diào)試。首先是