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变频式皮带输送机功率平衡的控制研究

文章来源：http://www.zhengchiyw.com 发布时间：2018-08-02 15:48 浏览次数：

皮带输送机具有运行稳定且输送能力强等特点,已成为煤矿运输系统的重要设备。煤矿井下的多机驱动式皮带输送机在运输过程中,存在着原煤负载不均及其他因素,较易造成电动机之间的负载分配不均。若各个驱动之间的功率不平衡程度超过规定限度时,受力较大的驱动容易出现过载损坏,极大地影响生产运输。

因此,为防止因负载分配不均而损坏,多机驱动式皮带输送机,需要在负载出现变化时保持各驱动的输出功率在一定的比例范围内。变频调速方式较传统的液力耦合器驱动方式具有效率高的优点,较可控启动传输装置的驱动方式具有成本低、设备故障易于维修维护的特点。

以双电机驱动的皮带输送机为对象进行分析,为了保证各电动机的输出功率在一定范围内保持平衡,各个驱动可以利用变频驱动方式进行驱动,其各个驱动所需的转矩依据负荷进行分配。根据主从电机的控制方式不同,主电动机通过采用转速给定进行控制,为实现主从电动机之间能够实现功率平衡性能,主电动机对从电动机进行的控制是通过对电机转矩进行实时跟踪实现的。对电机转矩的跟踪可以通过利用直接转矩与空间电压矢量调制相结合的方式实现。

1、基于转矩跟随的功率平衡控制原理

为实现带式输送机各个驱动之间功率平衡,保持主从电动机之间的速度匹配,通过对主从电机的输出转矩进行控制,从而也实现对主从电机的功率控制而这是利用电机的负载相互耦合实现的。

皮带输送机为实现速度匹配可以通过耦合各电机负载的方式实现,但要实现皮带输送机各个驱动之间的功率平衡控制,需要为各个驱动选择合适功率配比的电动机,其功率配比又是依据电动机的性能与驱动设备的特性设计配比进行选择的。

2、基于转矩闭环的功率平衡控制方案

为实现主从电机功率平衡,该方案通过利用转矩跟随的控制原理实现目标。在实现该方案时将对电机的转矩分配方式在电机功率输出时进行应用。依据以上原理建立控制框图,如下页图1所示。图1主从两个控制回路表示为:对输送机系统进行变频调速控制可以通过主电动机M1的变频器实现。主电机M的转矩设定值为速度环调节器的输出值,磁通环控制是依据两台电动机在各自系统中的磁通量决定,进而实现直接转矩控制,达到了各台电机的转矩平衡与功率平衡。在功率平衡系统中,由于直接转矩控制可实现对电磁转矩进行控制且无需考虑定子电流的耦合性的特点,为实现从电机转矩跟随主电机的问题,可以通过利用直接转矩控制方式来实现。

图1双电动机拖动功率平衡控制框图

传统的直接转矩控制往往存在着开关频率不固定,低速时转矩脉动大等缺点,针对以上不足之处,本文通过釆用PI调节器取代了传统的滞环比较器的方式解决不足之处。通过对电压矢量U4、U在同步旋转坐标系下进行检测,将检测得到的数据通过转换得到静止坐标系下的参考电压U、U,便可对逆变器进行空间电压矢量调制( SVPWM)。为了实现磁通优化与更加平稳的运行电机可通过利用直接转矩与SVM相结合的控制方式达到目标。

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