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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://mm595.cn 發(fā)布時間：2018-08-02 15:48 瀏覽次數：

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)的重要設備。煤礦井下的多機驅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,受力較大的驅動容易出現過載損壞,極大地影響生產運輸。

因此,為防止因負載分配不均而損壞,多機驅動式皮帶輸送機,需要在負載出現變化時保持各驅動的輸出功率在一定的比例范圍內。變頻調速方式較傳統(tǒng)的液力耦合器驅動方式具有效率高的優(yōu)點,較可控啟動傳輸裝置的驅動方式具有成本低、設備故障易于維修維護的特點。

以雙電機驅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保持平衡,各個驅動可以利用變頻驅動方式進行驅動,其各個驅動所需的轉矩依據負荷進行分配。根據主從電機的控制方式不同,主電動機通過采用轉速給定進行控制,為實現主從電動機之間能夠實現功率平衡性能,主電動機對從電動機進行的控制是通過對電機轉矩進行實時跟蹤實現的。對電機轉矩的跟蹤可以通過利用直接轉矩與空間電壓矢量調制相結合的方式實現。

1、基于轉矩跟隨的功率平衡控制原理

為實現帶式輸送機各個驅動之間功率平衡,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矩進行控制,從而也實現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的。

皮帶輸送機為實現速度匹配可以通過耦合各電機負載的方式實現,但要實現皮帶輸送機各個驅動之間的功率平衡控制,需要為各個驅動選擇合適功率配比的電動機,其功率配比又是依據電動機的性能與驅動設備的特性設計配比進行選擇的。

2、基于轉矩閉環(huán)的功率平衡控制方案

為實現主從電機功率平衡,該方案通過利用轉矩跟隨的控制原理實現目標。在實現該方案時將對電機的轉矩分配方式在電機功率輸出時進行應用。依據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)進行變頻調速控制可以通過主電動機M1的變頻器實現。主電機M的轉矩設定值為速度環(huán)調節(jié)器的輸出值,磁通環(huán)控制是依據兩臺電動機在各自系統(tǒng)中的磁通量決定,進而實現直接轉矩控制,達到了各臺電機的轉矩平衡與功率平衡。在功率平衡系統(tǒng)中,由于直接轉矩控制可實現對電磁轉矩進行控制且無需考慮定子電流的耦合性的特點,為實現從電機轉矩跟隨主電機的問題,可以通過利用直接轉矩控制方式來實現。

圖1雙電動機拖動功率平衡控制框圖

傳統(tǒng)的直接轉矩控制往往存在著開關頻率不固定,低速時轉矩脈動大等缺點,針對以上不足之處,本文通過釆用PI調節(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在同步旋轉坐標系下進行檢測,將檢測得到的數據通過轉換得到靜止坐標系下的參考電壓U、U,便可對逆變器進行空間電壓矢量調制( SVPWM)。為了實現磁通優(yōu)化與更加平穩(wěn)的運行電機可通過利用直接轉矩與SVM相結合的控制方式達到目標。

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