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采煤机双SRM同步牵引控制系统的研究

张飞虎  
【摘要】:开关磁阻电动机调速系统(SRD)结构简单坚固、价格便宜、启动转矩大、启动电流小、四象限运行方便、“堵转”不烧电动机且节能,非常适合煤矿井下的采掘机械使用。为了将SRD应用到两台电动机同步运行的采煤机电牵引系统中,本文对由单片机控制的双开关磁阻电动机同步牵引系统进行了研究和设计。 本文以16位单片机80C196KC为控制核心,以两台380V/22kW的开关磁阻电动机为研究对象,对采煤机双SRM同步牵引系统的总体硬件电路结构、功率变换器、转子位置检测电路、相控信号输出、电流检测电路、电流斩波与过流保护电路、逻辑综合电路和故障检测电路等进行了研究和设计;合理地设计了主程序模块、起动控制模块、位置中断模块、控制算法模块、定时器中断模块以及故障检测和保护模块等软件程序,使两台开关磁阻电动机能够按照煤矿井下的特殊要求稳定运行。 开关磁阻电牵引采煤机目前在我国的研究和应用尚处于初步阶段,其采用的双SRM同步牵引方式,由于其控制系统调整不准确,存在反馈偏差、电动机参数不完全一致等原因,致使两台电动机存在实际的功率偏差,经常出现单台电动机过载毁坏的现象。为解决这一问题,本文重点对两台SR电动机同步运行的功率平衡问题进行了研究,提出了将交叉耦合控制算法与转速给定调节方法相结合的功率平衡控制方法,并建立了双SRM同步控制系统的模型,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了所设计的功率平衡方案的可行性,进一步减小了双牵引电动机的输出功率的差值,延长了牵引电动机的使用寿命。 针对双开关磁阻电动机同步牵引系统非线性和不确定性的特征,应用模糊控制理论,在模糊控制规则中提出了自调整与自寻优的方法,基于MATLAB的模糊逻辑工具箱设计了用于双SR电动机功率平衡调节的自适应模糊控制器,并通过SIMULINK仿真验证了模糊控制器的可行性与优越性。


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