变频一体机功率平衡控制系统及矿用皮带输送机技术方案

本申请涉及一种变频一体机功率平衡控制系统及矿用皮带输送机，其中，该控制系统包括：皮带输送机包括动力滚筒

【技术实现步骤摘要】
变频一体机功率平衡控制系统及矿用皮带输送机


[0001]本申请涉及变频调速控制
，特别是涉及变频一体机功率平衡控制系统及矿用皮带输送机
。

技术介绍

[0002]随着矿用生产设备带式输送机的技术发展，带式输送机朝着高速
、
长距离
、
智能化
、
节能环保的方向发展
。
在提升了运载量和效益的同时，必然对驱动系统的总驱动功率要求较传统带式输送机更大，此时若仍然采用传统的单变频一体机驱动，一方面不满足设备选型时的小型化标准，同时也不利于成本控制；另一方面当单变频一体机故障时将会导致停产，降低系统运行的可靠性和安全性，因此采用多变频一体机来驱动长距离
、
高速带式输送机是必要的
。
因为变频一体机应用的特殊优势，多变频一体机越来越多的应用于矿用带式输送机
。
[0003]对于多变频一体机驱动的带式输送机控制系统来说，如果忽略各种外部和一些不可控因素的影响，各变频一体机在驱动总负载的过程中，应保持相同的输出功率
。
但带式输送机作为一个大型复杂非线性的控制系统，在现场实际的应用和运行过程中，由于受到滚筒围包角
、
直径等静态因素和皮带张力变化
、
负载扰动
、
每个变频一体机外特性的差异
、
设备的制造和安装误差
、
载荷变化等因素的影响，会造成变频一体机负载功率的失衡，以致偏载烧坏过载运行的变频一体机等事故，所以要求各驱动单元能做到合理地分配驱动功率来实现每台变频一体机的功率平衡
。
[0004]现有的变频一体机功率平衡控制策略没有考虑电机参数变化对单台变频一体机实际输出功率与算法计算输出功率的差值影响，在异步电机矢量控制策略中电机参数对异步电机的控制性能影响较大，运行过程中异步电机参数并不是一成不变的
。
由于矿用带式输送机存在冲击性负载且负载跨度大的特殊工况，所以两台柔性连接的变频一体机在传统的转矩限幅的转速控制下很难保证功率平衡
。
另外，对于通过滚筒同轴刚性连接的两台变频一体机，一台变频一体机采用转速双闭环控制，另一台变频一体机采用跟随转速控制模式下变频一体机转矩的闭环转矩控制，但是当刚性连接部件断裂时运行在转矩模式下的变频一体机会出现飞车的安全事故
。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，为了更好的实现多变频一体机同时运行时的功率平衡，本申请实施例提供了一种变频一体机功率平衡控制系统及矿用皮带输送机，通过结合对单台变频一体机的控制
、
对皮带连接的二变频一体机的控制
、
对滚筒同轴刚性连接变频一体机的控制及具备防飞车控制的工作在转矩模式下的变频一体机控制，提高了多台变频一体机之间的功率平衡性
。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种变频一体机功率平衡控制系统，应用于矿用皮带输送机：
[0007]所述皮带输送机包括动力滚筒
、
从动滚筒以及皮带，所述皮带连接所述动力滚筒
、
从动滚筒；
[0008]皮带输送机的机头处设置有驱动装置，所述驱动装置包括多个通信连接的变频一体机，每二变频一体机通过动力滚筒同轴刚性连接后与其他变频一体机通过所述皮带柔性传动连接；
[0009]控制系统包括远程控制器，所述远程控制器通信连接多个所述变频一体机，以控制变频一体机的启停
、
正转
、
反转及运行转速，变频一体机也反馈运行状态信息至远程控制器以便于进行监控；
[0010]每一所述变频一体机的控制器结合矢量控制和在线电机参数辨识控制每一所述变频一体机，以减小单台变频一体机的实际输出功率与算法计算输出功率的误差，和
/
或同轴刚性连接的转速
‑
转矩控制模式下的二变频一体机的控制器利用转矩跟踪方法控制所述二变频一体机的功率平衡，和
/
或通过皮带柔性连接的转速
‑
转速控制模式下的二变频一体机的控制器利用转速下垂平衡控制方法控制通过皮带柔性连接的转速
‑
转速控制模式下的所述二变频一体机的功率平衡
。
[0011]在其中一些实施例中，每一所述变频一体机的控制器结合矢量控制和在线电机参数辨识控制每一所述变频一体机，矢量控制过程具体包括：
[0012]将三相定子电流变换为两相旋转坐标系下的励磁电流和转矩电流后，转换得到电压模型下的转子磁链以观测转子位置和电机转速；
[0013]根据设定转速和实际电机转速的差值通过
PI
调节输出设定转矩电流，并根据所述励磁电流和转矩电流调节输出电压设定值；
[0014]通过
SVPWM
调制和死区补偿产生变频器控制电压脉冲信号，以控制异步电机转速实时跟随所述远程控制器的设定转速
。
[0015]在其中一些实施例中，所述矢量控制过程还包括：
[0016]通过辨识在线电机参数识别异步电机的实时电机参数作为矢量控制过程中的电机参数进行计算，所述实时电机参数包括：定子电阻
R
s
、
转子电阻
R
r
、
定子电感
L
s
、
转子电感
L
r
、
定转子互感
L
m
。
[0017]在其中一些实施例中，所述在线电机参数包括：
[0018][0019]其中，
[0020]在其中一些实施例中，所述在线电机参数与实时电机参数之间的对应关系表示为如下计算模型：
[0021][0022]在其中一些实施例中，所述转速下垂平衡控制方法表示为如下计算模型：
[0023][0024]其中，
ω
e
为实际输出的目标角速度，
ω
e0
为远程控制器配置的变频一体机的目标角速度，
k
为下垂系数，
T
e
为异步电机的转矩，
T
r
＝
L
r
/R
r
是转子时间常数
。
[0025]在其中一些实施例中，所述转矩跟踪方法具体为：工作在转矩控制模式的变频一体机获取工作在转速双闭环控制模式下的变频一体机发送的转矩设定值，并通过转矩闭环控制实时跟踪所述转矩设定值，使转矩控制模式下的变频一体机的输出转矩与转速双闭环控制模式下的变频一体机相同
。
[0026]在其中一些实施例中，所述转矩跟踪方法还包括：
[0027]配置工作在转矩控制模式的变频一体机的转速限制幅度，所述转速限制幅度为工作在转速双闭环控制模式下的变频一体机的实时运行转速的一预设比例范围
。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变频一体机功率平衡控制系统，应用于矿用皮带输送机，其特征在于：所述皮带输送机包括动力滚筒
、
从动滚筒以及皮带，所述皮带连接所述动力滚筒
、
从动滚筒；皮带输送机的机头处设置有驱动装置，所述驱动装置包括多个通信连接的变频一体机，每二变频一体机通过动力滚筒同轴刚性连接后与其他变频一体机通过所述皮带柔性传动连接；控制系统包括远程控制器，所述远程控制器通信连接多个所述变频一体机，以控制变频一体机的启停
、
正转
、
反转及运行转速；每一所述变频一体机的控制器结合矢量控制和在线电机参数辨识控制每一所述变频一体机，和
/
或同轴刚性连接的转速
‑
转矩控制模式下的二变频一体机的控制器利用转矩跟踪方法控制所述二变频一体机的功率平衡，和
/
或通过皮带柔性连接的转速
‑
转速控制模式下的二变频一体机的控制器利用转速下垂平衡控制方法控制通过皮带柔性连接的转速
‑
转速控制模式下的所述二变频一体机的功率平衡
。2.
根据权利要求1所述的变频一体机功率平衡控制系统，其特征在于，每一所述变频一体机的控制器结合矢量控制和在线电机参数辨识控制每一所述变频一体机，矢量控制过程具体包括：将三相定子电流变换为两相旋转坐标系下的励磁电流和转矩电流后，转换得到电压模型下的转子磁链以观测转子位置和电机转速；根据设定转速和实际电机转速的差值通过
PI
调节输出设定转矩电流，并根据所述励磁电流和转矩电流调节输出电压设定值；通过
SVPWM
调制和死区补偿产生变频器控制电压脉冲信号，以控制异步电机转速实时跟随所述远程控制器的设定转速
。3.
根据权利要求2所述的变频一体机功率平衡控制系统，其特征在于，所述矢量控制过程还包括：通过辨识在线电机参数识别异步电机的实时电机参数作为矢量控制过程中的电机参数进行计算，所述实时电机参数包括：定子电阻
R
s
、
转子电阻
R
r
、
定子电感
L
s
、
转子电感
...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸粤飞，赵振华，赵栋，邵春伟，李昊，张雨涵，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：