永磁直驱滚筒在带式输送机中的应用研究

带式输送机传统驱动模式为三相异步电动机+减速或调速机构,存在体积大、损耗大、能耗偏高、维修量大等问题。针对该问题,提出将永磁直驱滚筒应用于带式输送机中。分析了永磁直驱滚筒的优势：采用永磁直驱滚筒的带式输送系统更容易实现连续无极调速、低速大转矩运行,更加符合智能矿山的建设要求。介绍了永磁直驱滚筒应用的关键技术,包括永磁直驱滚筒失步控制技术和低速大转矩运行技术。     

长距离带式输送机三点驱动控制系统研究

针对目前带式输送机驱动控制研究忽略了输送带的黏弹性对启动过程的影响、不能较好地模拟带式输送机启动过程的问题,分析了输送带的力学特性及黏弹性模型,并选用Voigt模型对输送带进行建模;利用Simulink与AMESim联合仿真平台,分别对带式输送机的机械部分和电动机控制部分进行建模。根据直接转矩控制原理和协同控制思想设计了长距离带式输送机三点驱动控制系统。该系统采用主从控制策略,以头部驱动电动机为主驱动,其余为从驱动,控制带式输送机头部、中部、尾部3个驱动的输出转速和转矩,使得带式输送机以预设速度曲线平稳启动并运行。仿真结果表明,由于输送带的黏弹性作用及带式输送机加速度不断变化,导致带式输送机的负载转矩不断变化,但带式输送机头部、中部、尾部3个驱动均能很好地跟踪预设的启动速度,说明三点驱动控制系统能够很好地控制带式输送机的启动和运行过程。     

带式输送机双机驱动控制系统设计

针对现有带式输送机双机驱动系统采用液力偶合器、液体黏性传动装置等驱动方法导致效率低,且难以保证双电动机速度同步、功率平衡等问题,提出了一种基于直接转矩控制策略的带式输送机双机驱动控制系统的设计方案。该系统采用一整流、两逆变组合式变频器驱动带式输送机,为主从控制方式,主机依据2台电动机额定输出功率比调整输出转矩,从而使系统可以给定转速稳定运行。仿真结果表明,该系统实现了带式输送机双机转速、转矩的同步控制,且功率平衡,具有良好的动静态性能。     

智能观测器在伺服系统控制中的应用

研究优化伺服控制系统策略,永磁同步电动机( PMSM)的伺服系统优化,可改善电动机系统的稳定性和响应特性.通过提高伺服系统定位精度和抗干扰能力,有效保证机器运行效率.针对传统有速度传感器矢量控制增加了系统复杂度和成本的问题,为优化伺服系统控制结构,提出了一种采用神经网络观测器的伺服系统无速度传感器矢量控制策略.系统中不需要安装传感器来检测PMSM转子位置/速度信号,而是利用神经网络观测器从电机反电动势信号中估算转子位置/速度,从而优化了系统整体结构,减小了系统复杂度.通过对PMSM的伺服系统无速度传感器矢量控制系统的建模与仿真测试,结果表明,所设计的神经网络观测器能够准确估算转子位置/速度,控制系统能够精确跟踪给定转速指令,改进了伺服系统优化控制问题,为实际应用提供了参考.     

物联网技术下带式输送机多机功率平衡控制

针对目前煤矿多电动机驱动带式输送机对多机功率平衡控制的需求,结合变频调速和物联网技术,提出了一种带式输送机多机功率平衡控制方法,研究了控制系统结构及控制原理。该方法采用变频器调节电动机转速,通过执行器/传感器节点检测电动机转速和定子转矩电流T轴分量,并将检测数据以无线通信方式传输给邻居节点;执行器/传感器节点基于电动机转速和定子转矩电流T轴分量的不一致性来构造控制输入,用于调节变频器给定转速,并通过转速微调实现电动机转速或转矩不一致情况下的多机功率平衡。试验结果验证了该方法可在负载不平衡和负载突变情况下实现多机功率平衡。     

基于电流补偿的低精度霍尔传感器位置估计

为了降低永磁同步电动机伺服控制系统的成本,采用3个低精度开关型霍尔传感器作为转子位置检测装置来估算高精度的转子位置信息,并采取电流补偿的方法对启动及低速阶段的加速度进行估计,解决了传统的低精度控制技术在启动及低速阶段误差较大的问题。仿真结果表明,该方法能有效提高电动机在低速阶段的稳定性,减小转子位置估算误差,在全速范围内达到了良好的调速性能。     

变频技术在带式输送机远距离运输中的应用

针对某矿带式输送机控制系统采用工频拖动和液力偶合器传动,存在着传动效率低、启动电流冲击及机械冲击大、电动机功率不平衡等问题,提出了一种采用变频控制技术的改造方案。该方案运用变频器的软启动功能,将电动机的软启动和带式输送机的软启动合二为一,通过电动机的慢速启动带动输送机启动,使重载启动时输送机启动平滑,转矩大,没有冲击电流。实际应用结果验证了该方案的有效性。     

三电动机驱动圆管带式输送机启动控制方法

针对圆管带式输送机头部双电动机驱动、尾部单电动机驱动的工况,考虑输送带黏弹性力学特征,以Kelvin-Voigt模型为基础,在AMESim软件中建立了圆管带式输送机输送带-驱动滚筒部分离散模型;在三相异步电动机直接转矩控制基础上,研究了三电动机驱动系统功率平衡控制原理,提出了一种主电动机速度给定、2台从电动机转矩给定的圆管带式输送机启动控制方法;通过Matlab/Simulink仿真及圆管带式输送机综合试验台测试研究了基于该方法的圆管带式输送机启动过程,结果表明该方法可实现圆管带式输送机平稳启动,启动过程中头部主电动机与头尾部从电动机输出转矩基本相等,启动4s后负载差值几乎为0。     

基于无传感器的PMSM电流控制策略的研究

提出一种新型的滑模观测器,并分别研究在4种不同的电流控制策略下,基于该新型滑模观测器的PMSM伺服系统的控制问题。该新型滑模观测器引进了Sigmoid函数作为控制函数用来抑制抖振,并根据PMSM的反电动势模型构建了反电势观测器来提取所需的连续信号,因此取消了传统的一阶低通滤波器和相角补偿环节。为了对电机的转子位置和转速进行更加精确的估算,引入了转子位置锁相环结构。在Matlab/Simulink平台基础上建立了4种不同的电流控制策略,基于新型滑模观测器PMSM无位置传感器三闭环控制系统仿真模型,分别对反电动势估算、速度估算、位置估算和突加负载扰动进行了仿真分析。仿真结果表明,该新型滑模观测器在4种不同的电流控制策略下,对电机转子位置和转速的估算、电磁转矩以及定子三相电流有着不同的影响,验证了该新型滑模观测器算法的可行性。     

基于EKF的PMSM无传感器控制研究

针对永磁同步电机(PMSM)位置与速度传感器易受外部条件和自身精度的影响,以及PMSM无传感器控制等问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的PMSM非线性预测无传感器控制方法。该方法具有预测性、自适应能力、抗干扰性、易于软件实现等优点。首先,详细分析了PMSM的矢量控制系统数学模型和EKF原理。其次,将EKF算法应用于PMSM的无传感器矢量控制中,即将电机αβ轴电流和电压作为输入变量,经过EKF算法运算,估算出转子转速和转子位置来代替电机的位置与速度传感器。最后,搭建基于MATLAB/Simulink的PMSM无传感器矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明,EKF控制方法能准确估算出电机在空载和负载(随机)时的位置和转速,且具有较好的可预测性和系统响应性。在电机突加负载的情况下,也可以快速恢复到稳定状态,具有较强的抗负载性。     

矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制

为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算误差的信号,再将该信号输入龙伯格观测器,获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明,该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速,使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。     

基于MFAC的矿用皮带机伺服系统仿真研究

通过对现有煤矿皮带机采用的异步电机驱动结构、调速性能进行研究,针对驱动空间大,传动效率低,速度跟踪受系统模型影响较大等问题,提出一种新型的外转子永磁同步电机直驱结构,利用电机的外转子充当滚筒直接驱动皮带,省去了传统的减速机和滚筒装置,具有效率高,成本和维修量低等优势.并首次将无模型自适应控制应用到该系统的双闭环调速控制中,利用系统的输入输出数据在线估计伪偏导数、设计控制器,成功地实现了对电机给定转速的跟踪,从根本上消除了建模动态对控制系统的影响.通过MATLAB仿真,验证了改进控制算法在皮带机调速系统中良好的跟踪性和鲁棒性,与传统的PID控制相比,跟踪误差大大降低,调节时间明显缩短.     

基于滤波补偿和自适应观测的直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)是继矢量控制技术后发展起来的一种新型的交流调速控制方法,但其在低速运行时存在较大的电流、转矩脉动,为了改善直接转矩控制系统的低速性能,提出一种新型的定子磁链低通滤波补偿和转速自适应观测相结合的直接转矩控制方法.该方法提高了定子磁链和转子转速的观测精度,改善了直接转矩控制系统的动静态性能.仿真和实验...     

基于SIMULINK的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制的仿真建模

永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率因数、小体积以及节省电能等优点,在许多领域得到了广泛的应用。主要分析了永磁同步电动机的直接转矩控制系统,采用了基于电机转子磁链矢量角的速度估算方法对无速度传感器控制系统的速度进行估计。利用MATLAB中的Simulink仿真工具箱设计并实现了控制系统的仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了文中采用的转速观测算法的正确性和可行性。     

基于双CPU协调控制的SR电动机闭环控制系统设计

本文针对SR电动机闭环调速控制系统设计中存在的转矩脉动大、机械特性差等问题,详细地分析了SR电动机的工作原理。研究了定角度电压斩波和变角度电流斩波两种控制策略,设计了一个转速电流双闭环的SR电动机调速控制系统,研制了一个基于AT89S52和C8051F120两块单片机协调控制的控制器,并编写了PI调节控制算法程序。实验结果表明,整个SRD调速系统起动转矩大、转矩脉动小、机械特性硬、调速性能优越。     

无位置传感器的永磁同步电动机反演控制

设计了一种基于无位置传感器的永磁同步电动机(PMSM)反演控制器.该控制器包括基于定子电流检测的速度观测器与反演速度控制器.速度观测器代替位置传感器实现转速的在线估计;反演控制器的设计确保速度控制系统具有快速的转速跟踪与转矩响应.通过设计全局Lyapunov函数保证了控制系统的稳定性.仿真和试验结果表明:基于速度观测器...     

直驱力矩电机机械特性测试系统研究

为满足直驱力矩电机低速大转矩、软机械特性等特点对测试系统的要求,借助NI LabVIEW开发环境设计部署了一套基于虚拟仪器的直驱力矩电机机械特性测试系统;系统可实现对直驱力矩电机恒功率区和恒转矩区的转矩、转速、电压和电流等数据的多通道同步采集和输出功率、效率等数据的实时处理、显示和存储等功能,同时具有可靠、稳定、抗干扰能力强的硬件结构和简洁、友好、高效的软件交互界面;测试试验结果表明,系统能精确、高效、便捷地完成直驱力矩电机的机械特性测试.     

基于串级无模型自适应的外传子永磁同步电机跟踪控制

为解决现有煤矿皮带机传动系统占地空间大、传动效率低、维护频度高等问题,提出一种外转子永磁同步电机(outer-rotor PMSM)直接驱动结构,并将一种串级结构的无模型自适应控制算法应用到皮带机驱动电机的速度控制中。根据矿井皮带机的运行要求,给出该电机详细的设计参数和数学模型,设定了启动和稳态时的理想速度曲线。利用无模型自适应控制算法设计出串级无模型自适应控制律,并给出串级控制系统结构图。通过Matlab软件对外转子PMSM在煤矿皮带机的直驱伺服系统按照理想的启动“S”型曲线进行仿真,其结果表明：串级无模型自适应控制算法降低了速度跟踪误差,提高了调速控制精度,有效地抑制了系统噪声和负载变化带来的干扰,实现了皮带机良好的启动和稳态特性。     

多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法

针对多电动机驱动的大倾角带式输送机重载启动与停止时物料下滑或滚动等问题,建立了多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法,介绍了大倾角带式输送机总体控制模型、带式输送机的速度设定算法和功率平衡模糊PID参数自整定算法。应用结果表明,该模糊控制算法能够根据煤流量的实时变化自动调节带式输送机的运行速度,速度控制误差小于2%,功率控制误差小于2.5%,能使4台驱动电动机功率趋于一致,实现了四机驱动带式输送机可靠、安全、节能运行。     

矿山变频矢量控制系统效率优化方案研究

针对矿山变频调速系统感应电动机采用恒定磁通控制,存在损耗严重、运行效率低的问题,提出了一种矿山变频矢量控制系统的效率优化控制方案。该方案在两相旋转d-q坐标系下,建立了考虑定、转子铜损和铁损的系统损耗模型,推导得到不同运行工况下电动机损耗与转子磁链之间的对应关系;为改善因弱磁运行而造成的系统动态响应过慢问题,通过优化转矩电流和磁链电流比重关系,获得电动机电磁转矩的快速响应和转速跟踪。基于DSP+FPGA控制系统搭建22kW三电平感应电动机调速系统实验平台,实验结果表明,该优化方案可以降低感应电动机矢量控制系统运行损耗,提高系统运行效率,并保证系统的稳态性能和动态响应性能。