一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置，其控制方式为冗余控制，控制装置由主控制模块和辅助控制模块组成，主控制模块采用CAN总线通讯控制，其性能优越、速率高、通信距离远、抗干扰能力强，可快速有效地采集、比较刮板输送机首尾变频一体机的转矩信号来调节机尾一体机的转速，实现功率动态平衡；在主控制模块因故障失效时启用辅助控制模块，通过采集、比较首尾一体机的转矩信号来调节机尾一体机转速，仍然能够实现功率动态平衡；本发明专利技术的装置对提高刮板输送机功率平衡控制系统的安全性和可靠性具有重要意义。 1

A power dynamic balance redundancy control device for frequency conversion integrated machine drive scraper

The invention discloses a power dynamic balance redundancy control device of a variable frequency integrated machine driven scraper. The control mode is redundant control. The control device consists of the main control module and the auxiliary control module. The main control module uses CAN bus communication control. The control module has superior performance, high speed, long communication distance and anti-interference ability. Strong, can quickly and effectively collect and compare the torque signal of the head and tail of the scraper conveyor to adjust the speed of the machine tail one machine and realize the dynamic balance of the power. In the main control module, the auxiliary control module is enabled for the failure of the main control module. By collecting and comparing the torque signal of the first one and the tail, the speed of the machine tail is adjusted to adjust the speed of the machine tail. It is still able to achieve dynamic balance of power, and the device of the invention is of great significance to improve the safety and reliability of the power balance control system of the scraper conveyor. One

【技术实现步骤摘要】
一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置
本专利技术涉及节能控制领域，尤其涉及一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置。
技术介绍
目前，我国煤矿刮板输送机传统的驱动方式常采用双速电机、液力耦合器等形式。双速电机驱动应用于单台驱动功率在700kW以下的双驱或三驱系统中，采用异步电动机的变极调速原理，通过改变定子绕组的接线方法来改变定子旋转磁场磁极对数，改变电动机的转速。双速电机驱动存在明显的缺点：低速启动，启动功率小；在刮板输送机负载较重时，会出现慢速可以运行，但快速不能运行的情况；在多电机驱动时，无法实现各个电机的功率平衡；由于电机与减速器是刚性联接，设备启动及运行时对设备冲击大。液力耦合器的主要工作部件为泵轮和涡轮，其中泵轮与电动机联接，涡轮与减速器输入轴联接，泵轮与涡轮之间充满工作介质水。工作时，电动机带动泵轮旋转进而带动工作介质的旋转，最终驱动涡轮的旋转，将动能传递给减速器，从而带动刮板机运行。液力耦合器也存在一些明显的缺点：始终存在转差率，泵轮与涡轮直接存在滑差，有转差功率损失；耦合器联接于电动机与减速器之间，一旦发生故障，将影响整台刮板输送机的启动。由三相异步变频一体机驱动的刮板输送机系统，存在效率低、功率因数低、功率平衡控制方式单一等缺点，在控制系统出现故障失效时，整个综采工作面的正常运行不能进行。功率平衡是刮板输送机的首尾电动机的功率控制的重要问题，电动机功率平衡有助于提高效率、降低能源消耗、减少设备损耗、保护电动机、保证刮板输送机运行的稳定性和可靠性。在刮板输送机的运行过程中，由于首尾电动机额定参数差异、启动方式、启动顺序、启动时间差以及负载的随机变动等因素，会导致首尾电动机输出功率不平衡。功率不平衡会导致电动机过载或欠载，影响刮板输送机的稳定运行，严重时会烧坏电机。随着科技进步煤矿企业对设备的要求越来越高，重载启动能力、极强过载能力、更高运行效率、更少能源消耗等各种对刮板输送机的驱动新要求被提出，使用永磁同步变频调速一体机驱动刮板输送机成为新的趋势，而使用永磁一体机的系统对首尾一体机功率动态平衡控制提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置。本专利技术的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置，包括：第一驱动部分、第二驱动部分和控制装置；第一驱动部分包括I号变频一体机、I号摩擦限矩器、I号减速器、I号移动变电站和I号移相变压器，其中I号变频一体机包括I号通讯模块、II号通讯模块、I号变频器控制模块、I号功率电路和I号永磁同步电动机，I号通讯模块、II号通讯模块均连接I号变频器控制模块，I号变频器控制模块、I号功率电路和I号永磁同步电动机依序连接；第二驱动部分包括II号变频一体机、II号摩擦限矩器、II号减速器、II号移动变电站和II号移相变压器，其中II号变频一体机包括III号通讯模块、IV号通讯模块、II号变频器控制模块、II号功率电路和II号永磁同步电动机，II号通讯模块、IV号通讯模块均连接II号变频器控制模块，II号变频器控制模块、II号功率电路和II号永磁同步电动机依序连接；控制装置包括主控制模块和辅助控制模块，其中主控制模块包括I号RS485收发器、I号高速光电耦合器、I号单片机、I号CAN控制器、II号高速光电耦合器、I号CAN收发器、CANH线、CANL线、I号终端电阻、II号终端电阻、II号CAN收发器、III号高速光电耦合器、II号CAN控制器、II号单片机、IV号高速光电耦合器和II号RS485收发器；II号通讯模块的通讯端口A2、B2分别与I号RS485收发器的通讯端口A3、B3相接，II号通讯模块采集并传送I号永磁同步电动机的转矩信号T1给I号RS485收发器，经电平转换变成TTL电平后传送给I号单片机进行处理，I号单片机处理后的数据传送给I号CAN控制器，I号CAN控制器将数据打包传送给I号CAN收发器，I号CAN收发器的通讯端口H1、L1分别与CANH线、CANL线相接，I号CAN收发器将逻辑电平转换成差分电平、把接收到的数据上传给CANH线和CANL线，CANH线和CANL线用来完成CAN的数据传输，CANH线和CANL线将数据传送给II号CAN收发器，II号CAN收发器的通讯端口H2、L2分别与CANH线、CANL线相接，II号CAN收发器将差分电平转换成逻辑电平、把接收到的数据传送给II号CAN控制器，II号CAN控制器将接收到的数据拆包送给II号单片机；所述III号通讯模块的通讯端口A5、B5分别与II号RS485收发器的通讯端口A4、B4相接，III号通讯模块采集、传送II号永磁同步电动机的转矩信号T2给II号RS485收发器，经电平转换变成TTL电平后传送给II号单片机；II号单片机将接收到的I号永磁同步电动机的转矩信号T1和II号永磁同步电动机的转矩信号T2进行比较，若T1>T2，则II号RS485收发器接收II号单片机转速增加信号，经电平转换后传送给II号变频一体机以增加其转速；若T1<T2，则II号RS485收发器接收II号单片机转速减少信号，经电平转换后传送给II号变频一体机以减少其转速，实现刮板输送机的I号变频一体机和II号变频一体机的功率动态平衡。辅助控制模块包括上位机、PLC以太网模块、PLC模块、PLC串行通讯模块、I号D/A模块和II号D/A模块，辅助控制模块在主控制模块因故障失效时启用，其中上位机与PLC模块通过PLC以太网模块通信，实时显示辅助控制模块接收到的I号变频一体机和II号变频一体机的运行状态数据，所述PLC串行通讯模块的通讯端口A7、B7分别与I号通讯模块的通讯端口A1、B1及IV号通讯模块的通讯端口A6、B6相接，I号通讯模块采集、传送I号永磁同步电动机的转矩信号T1给PLC串行通讯模块，IV号通讯模块采集、传送II号永磁同步电动机的转矩信号T2给PLC串行通讯模块，PLC串行通讯模块将转矩信号T1与转矩信号T2传送给PLC模块进行处理，PLC模块输出对应0~50Hz频率的4~20mA电流信号，用以控制变频器的输出频率，进而改变电机转速，I号D/A模块接收PLC模块电流信号，经数模转换后传送给I号变频器控制模块以使I号变频一体机运行于额定转速，PLC模块将转矩信号T1与转矩信号T2进行比较，若T1>T2，则II号D/A模块接收PLC模块的电流增加信号，经数模转换后传送给II号变频器控制模块以增加II号永磁同步电动机的转速，若T1<T2，则II号D/A模块接收PLC模块的电流减少信号，经数模转换后传送给II号变频器控制模块以减少II号永磁同步电动机的转速，实现刮板输送机的I号变频一体机和II号变频一体机的功率动态平衡。其中，I号高速光电耦合器设置于I号RS485收发器和I号单片机之间，II号高速光电耦合器设置于I号CAN控制器和I号CAN收发器之间，起电气隔离作用，III号高速光电耦合器设置于II号CAN收发器和II号CAN控制器之间，IV号高速光电耦合器设置于II号RS485收发器和II号单片机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置，其特征在于，包括：第一

【技术特征摘要】
1.一种变频一体机驱动刮板机的功率动态平衡冗余控制装置，其特征在于，包括：第一驱动部分、第二驱动部分和控制装置；所述第一驱动部分包括I号变频一体机(13)、I号摩擦限矩器(14)、I号减速器(15)、I号移动变电站(41)和I号移相变压器(42)，其中I号变频一体机(13)包括I号通讯模块(8)、II号通讯模块(9)、I号变频器控制模块(10)、I号功率电路(11)和I号永磁同步电动机(12)，I号通讯模块（8）、II号通讯模块（9）均连接I号变频器控制模块（10），I号变频器控制模块（10）、I号功率电路（11）和I号永磁同步电动机（12）依序连接；所述第二驱动部分包括II号变频一体机(38)、II号摩擦限矩器(39)、II号减速器(40)、II号移动变电站(43)和II号移相变压器(44)，其中II号变频一体机(38)包括III号通讯模块(33)、IV号通讯模块(34)、II号变频器控制模块(35)、II号功率电路(36)和II号永磁同步电动机(37)，II号通讯模块（33）、IV号通讯模块（34）均连接II号变频器控制模块（35），II号变频器控制模块（35）、II号功率电路（36）和II号永磁同步电动机（37）依序连接；所述控制装置包括主控制模块(32)和辅助控制模块(7)；其中，所述主控制模块（32）包括依序连接的I号RS485收发器(16)、I号单片机(18)、I号CAN控制器(19)、I号CAN收发器(21)、CANH线(22)、CANL线(23)、II号CAN收发器(26)、II号CAN控制器(28)、II号单片机(29)和II号RS485收发器(31)；其中，所述II号通讯模块(9)的通讯端口A2、B2分别与I号RS485收发器(16)的通讯端口A3、B3相接，II号通讯模块(9)采集并传送I号永磁同步电动机(12)的转矩信号T1给I号RS485收发器(16)，经电平转换变成TTL电平后传送给I号单片机(18)进行处理，I号单片机(18)处理后的数据传送给I号CAN控制器(19)，I号CAN控制器(19)将数据打包传送给I号CAN收发器(21)，I号CAN收发器(21)的通讯端口H1、L1分别与CANH线(22)、CANL线(23)相接，I号CAN收发器(21)将逻辑电平转换成差分电平、把接收到的数据上传给CANH线(22)和CANL线(23)，CANH线(22)和CANL线(23)用来完成CAN的数据传输，CANH线(22)和CANL线(23)将数据传送给II号CAN收发器(26)，II号CAN收发器(26)的通讯端口H2、L2分别与CANH线(22)、CANL线(23)相接，II号CAN收发器(26)将差分电平转换成逻辑电平、把接收到的数据传送给II号CAN控制器(28)，II号CAN控制器(28)将接收到的数据拆包送给II号单片机(29)；所述III号通讯模块(33)的通讯端口A5、B5分别与II号RS485收发器(31)的通讯端口A4、B4相接，III号通讯模块(33)采集、传送II号永磁同步电动机(37)的转矩信号T2给II号RS485收发器(31)，经电平转换变成TTL电平后传送给II号单片机(29)；II号单片机(29)将接收到的I号永磁同步电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红娟，耿嘉胜，靳宝全，田振东，郭凌龙，黄飞，高妍，陈慧，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14