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  • 頭條一種數(shù)字控制交交變頻的起動技術(shù)研究
    2021-04-26 作者:楊東磊 解存福 等  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點擊率:
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    導(dǎo)語交直交變頻技術(shù)在傳動領(lǐng)域取得了豐碩的成果,但是可關(guān)斷功率器件的性能限制了重載起動的能力。中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司、中國能源建設(shè)集團天津電力設(shè)計院有限公司的研究人員楊東磊、解存福、趙建陽,在2020年第2期《電氣技術(shù)》雜志上撰文,設(shè)計了基于數(shù)字控制技術(shù)的交交變頻器,來解決礦用大功率刮板運輸機的起動力矩需求大、易堵轉(zhuǎn)、調(diào)速困難等問題。

    煤礦綜合機械化采煤工作面的主要運輸設(shè)備是刮板運輸機,在生產(chǎn)中,鑒于煤塊傳輸?shù)膹?fù)雜性和機械傳動的固有特性,會發(fā)生驅(qū)動電動機堵轉(zhuǎn)的故障,嚴重時燒毀電動機。為減少刮板運輸機的故障而優(yōu)化機械傳動的結(jié)構(gòu),卻只能有限地提高傳送效率。設(shè)計先進的電動機驅(qū)動設(shè)備、實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的柔性電控已成為驅(qū)動技術(shù)的關(guān)鍵。

    一種數(shù)字控制交交變頻的起動技術(shù)研究

     

    目前我國煤礦用大型刮板運輸機的驅(qū)動方式有多種。

    • 有相關(guān)學者采用了液壓驅(qū)動技術(shù),它具有較強的抗沖擊性能和過負荷保護能力,但是液壓裝置發(fā)熱量大,液壓及控制系統(tǒng)復(fù)雜,調(diào)速性能差,維護量大。
    • 有學者采用了雙速電動機控制驅(qū)動,雖減少了故障率,但其起動沖擊大,制造成本高。
    • 有學者使用了軟起動技術(shù),它起動力矩不大,在重載時很容易使電動機堵轉(zhuǎn)。
    • 有學者采用了交直交變頻技術(shù),該技術(shù)控制多重變壓器設(shè)計,成本較高,逆變模塊集成柵極換流晶閘管(intergrated gate commutated thyristors, IGCT)的過載能力弱,故障率高,整個設(shè)備成本也偏高,在實際中應(yīng)用還有很大的困難。

    中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司、中國能源建設(shè)集團天津電力設(shè)計院有限公司的研究人員研發(fā)了一種數(shù)字交交變頻技術(shù),借助運算速度較快的邏輯數(shù)字控制芯片,將其作為核心運算器,控制架構(gòu)采用主從式控制,實現(xiàn)主控制器分別向A、B、C三相發(fā)送命令數(shù)據(jù)幀,達到主從設(shè)計解耦控制的目的。根據(jù)Simulink環(huán)境下的仿真結(jié)果,研究者驗證了刮板運輸機在不同重載情況下都可以順利起動。

    一種數(shù)字控制交交變頻的起動技術(shù)研究

    圖1 變頻器主電路拓撲結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)控制框圖

    一種數(shù)字控制交交變頻的起動技術(shù)研究

    圖2 交交變頻器的軟件設(shè)計流程圖

    仿真結(jié)果表明,改變調(diào)制比,起動轉(zhuǎn)矩可以達到額定值的2~3倍,實現(xiàn)了柔性電控的效果,完全可以適應(yīng)重載起動的場合,特別適用于礦用大功率刮板運輸機的驅(qū)動。同時,還驗證了交交變頻的可行性,為實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

    礦用刮板運輸機用來運送采煤機開采的煤礦,質(zhì)量大,重載時需要較大的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動傳送帶。本次研究的采用數(shù)字交交變頻器來驅(qū)動大型刮板運輸機,不但具有良好的起動特性,較高的過載能力,較強的環(huán)境適應(yīng)能力,對電網(wǎng)沖擊小,而且結(jié)構(gòu)簡單,占地面積小,成本低廉,維修方便,是大功率刮板輸送機理想的驅(qū)動裝置。

    以上研究成果發(fā)表在2020年第2期《電氣技術(shù)》雜志,論文標題為“一種數(shù)字控制交交變頻的起動技術(shù)研究”,作者為楊東磊、解存福、趙建陽。

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