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矿用架线式机车变频调速系统研究

史琴  
【摘要】: 矿用架线式机车作为矿产资源开发的主要运输设备,其可靠性和节能性在某种程度上对矿产资源的开发效率起着关键性作用。目前我国矿机车的牵引源主要是直流传动。由于直流电动机造价高、可靠性低、换向器易磨损,维修周期长,而且启动、调速和制动均采用电阻直接控制,能耗大。面对我国煤炭、金属等工矿事业的高速发展,性能落后的直流传动技术已远远不能满足企业发展的需要。因此,将矿用电机车直流电机调速系统改造为交流电机变频调速系统势在必行。 本文针对矿井架线式机车的牵引运行特点,采用U/f控制模式,结合空间矢量调制(SVM)算法,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的三相异步电机变压变频(VVVF)交流变频调速方案。论文详细介绍了交流调速的基本原理,阐述了传统七段式SVM算法核心,提出了一种优化的总线钳位SVM(BCSVM)控制算法,推导了SPWM算法与SVM算法的区别,分析了死区效应对逆变器输出电压的影响,并给出死区补偿方案。在硬件设计方面,以TI公司TMS320F2812为核心,设计了变频调速系统的逆变电路、保护电路以及控制电路等。在软件设计方面,采用32位定点C语言编程方法,编写了变频调速系统的模块化程序。针对矿井母线波动较大等特殊情况,用MATLAB/SIMLINK软件对系统作了仿真。通过仿真结果验证了架线式机车调速系统的可行性。最后对所设计的系统进行了试验,试验结果表明系统具有良好的调速和牵引性能。


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