矿井提升机控制技术研究现状与发展

分析了国内外直流、交流矿井提升机控制系统的现状与发展历程,重点介绍了双三电平拓扑结构下3种变频调速系统,即定子侧高压变频调速系统、同步电动机双三电平变频调速系统、交-直-交电压型双三电平SVPWM变频调速系统在矿井提升机控制系统中的应用,指出交-直-交电压型双三电平变频调速系统节能效果较好,最适用于矿井提升机控制系统。     

矿井提升机有源前端MSHE-PWM谐波抑制方法

针对10kV高压矿井提升机有源前端存在的谐波污染、系统损耗问题,提出了一种MSHE-PWM谐波抑制方法。建立了ANPC五电平拓扑数学模型,分析了MSHE-PWM谐波抑制原理,并对约束条件下MSHE-PWM非线性超越方程组进行求解,给出了悬浮电容电压平衡控制方法。基于1 MW工业样机进行了SHE-PWM性能测试,结果表明SHE-PWM技术实现了10kV高压矿井提升机网侧低次谐波控制,与SV-PWM的对比实验进一步表明了MSHE-PWM在解决10kV高压变频系统温升、损耗等问题时的优越性。     

矿井提升机调速和控制系统的发展

文章首先介绍了国内矿井提升机调速和控制系统的发展状况,指出"绕线电动机转子回路串电阻"这一广泛被采用的调速方式即将被淘汰,而由变频器和PLC构成的提升机调速控制系统则是一种比较理想的系统;接着分析了各类高压变频器的性能,指出中点箝位三电平变频器适用于提升机的调速控制;最后详细阐述了基于中点箝位三电平拓扑结构的转子双馈变频调速系统、同步电动机机双三电平变频调速系统和鼠笼电动机双三电平变频调速系统,并指出了这3大变频调速系统的最佳应用场合。     

大功率场合高性能的级联多电平变频调速系统的研究

级联多电平变频调速技术是高压大功率场合广泛应用的一种技术;为了实现调速系统的高性能控制,提出矢量控制和三角载波移相PWM方法相结合的控制策略;阐述了级联多电平矢量控制系统的系统构成、基本原理、级联五电平主电路拓扑结构及其载波移相PWM控制技术;基于MATLAB/Simulink Blocks 工具箱的系统仿真结果表明级联多电平逆变器可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量,还验证了所提方案的可行性,系统能够获得良好的调速性能.     

现代交流提升机拖动系统比较

现代交流提升机拖动系统主要包括高压交流电动机和高压大功率交流变频调速系统。文章分析比较了异步电动机拖动系统和同步电动机拖动系统的特点,介绍了交-交变频调速系统和交-直-交变频调速系统的原理和结构,比较了二者的优缺点,重点介绍了3种交-直-交变频调速系统的变频调速技术:定子侧高压变频调速技术、转子双馈三电平变频调速技术和定子侧短封转子变频调速技术,并对该3种变频调速技术进行了两两比较,最后得出结论:在大功率现代交流提升机拖动系统中,定子侧高压变频调速技术适用于所有驱动电动机,定子侧短封转子变频调速技术的运行特性稍差,转子双馈三电平变频调速技术能满足调速要求,且能够提高系统的功率因数。     

ANPC型三电平拓扑换流原理及开关损耗分析

目前常用的NPC三电平拓扑存在内、外开关管损耗不均衡问题,影响功率模块的输出功率.文章首先针对优化的NPC型(ANPC)三电平拓扑结构提出两种不同的调制方法,并依此详细分析了在整流工况和逆变工况下各开关器件的状态以及换流过程;接着,根据这两种调制方法,仿真得到流经各开关器件的电流波形,并结合各开关器件电流仿真波形,详细...     

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。     

基于H桥单元串联式多电平高压变频器在矿井提升机中的应用

针对某煤矿的主井提升机系统采用电动机转子串电阻调速方式存在运行损耗大的缺点,文章提出了一种对提升机电控系统进行H桥功率单元串联式多电平高压变频改造的方案,详细介绍了提升机PLC工艺控制系统的结构、主要技术特点以及变频传动系统实现的基本原理。实际应用表明,经改造后的矿井提升机高压变频系统运行稳定,完全达到了设计要求。     

有源箝位型三电平变频器功率器件损耗分析

针对传统中点箝位型三电平变频器运行过程中存在功率器件损耗分布不均匀问题,介绍了有源箝位型三电平拓扑的工作原理和基本调制策略,分析了有源箝位型三电平变频器的损耗特性。有源箝位型三电平拓扑使用双向功率器件取代传统中点箝位型三电平中的箝位二极管,通过选择恰当的零电压状态组合,可实现功率器件损耗均衡的目的。仿真结果表明,在各种典型工作状态下,相比于中点箝位型三电平拓扑,有源箝位型拓扑可更好地平衡功率器件内外管损耗,提升了变频器容量。     

乳化液泵站变频调速系统的设计

针对传统的乳化液泵站调速系统存在机械损耗比较大的问题,提出了一种乳化液泵站变频调速系统的设计方案;给出了该系统的硬件结构,详细介绍了该系统的工作模式及软件设计。实际应用表明,该系统运行稳定、机械损耗小。     

基于模糊控制的IPMSM调速系统研究

在分析IPMSM数学模型的基础上,提出了一种新型的IPMSM调速系统模糊控制方法;运用模糊逻辑分析和设计了控制器,建立了仿真模型,并针对不同运行情况对基于模糊控制的IPMSM调速系统进行了仿真分析。仿真结果验证了该模糊控制方法的有效性,实现了IPMSM调速系统的自适应控制,达到了高精度的控制要求。     

直流双闭环调速系统及其模糊控制的仿真

给出了常规直流双闭环调速系统的仿真模型,采用Matlab对该模型进行了仿真,得出结论:常规直流双闭环调速系统具有较好的动态与静态特性,可以很好地抑制扰动量对电动机转速的影响,但该系统依赖精确数学模型,在增加解决环节的同时,系统模型趋于复杂,可能还会影响系统的可靠性。在该分析结果的基础上,提出了一种基于模糊控制+PI转速调节器的直流双闭环调速系统的设计方案,该方案中电流环仍采用常规PI调节,转速环改为模糊控制器与常规PI调节分时作用方式。仿真结果表明,引入模糊控制器的新系统响应速度高、过渡稳定、系统超调得到改善。     

变频调速技术在刨煤机成套开采系统中的应用

介绍了刨煤机成套开采系统的组成及变频调速技术在该系统中的应用。变频调整技术的应用提高了传动系统的调速效率,使得传动系统能够实现无级调速,降低了刨煤机成套开采系统在启动时传动系统承受的振动载荷,解决了刨头牵引电动机因频繁启动、换向而发热的缺陷,实现了真正意义上的"软启动",提高了刨煤机成套开采系统的传动可靠性和工作安全性。     

基于双变量六脉波交-交变频器的全范围调速系统研究

提出了一种基于双变量六脉波交-交变频器的全范围调速系统的设计方案,分析了双变量六脉波交-交变频器的控制原则,介绍了该系统的特点、主电路的设计及其调速原理。仿真和加载试验结果表明,该系统可实现高效率的全范围调速功能。     

Distributed consensus of heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies

In this article, we study distributed consensus of heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies. The analysis is based on graph theory and nonnegative matrix theory. We propose two kinds of consensus protocols based on the consensus protocol of first-order and second-order multi-agent systems. Some necessary and sufficient conditions that the heterogeneous multi-agent system solves the consensus problems under different consensus protocols are presented with fixed topology. We also give some sufficient conditions for consensus of the heterogeneous multi-agent system with switching topology. Simulation examples are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.     

矿井提升机斩波串级调速系统的研究

文章提出了一种矿井提升机采用绕线式异步电动机转子侧斩波串级调速替代转子串电阻调速的方案,详细介绍了斩波串级调速系统的结构、原理、参数选择,最后给出了仿真结果。该方案可提高提升机的调速性能,节约电能25%以上。     

改进型小波包算法在变频调速系统故障诊断中的应用

在目前交-交变频调速系统故障诊断方法的研究基础上,文章提出了一种采用改进的小波包算法对交-交变频调速系统进行故障诊断的方法。文章在分析了标准的小波包算法原理及缺点的基础上,阐述了改进的小波包算法原理,并详细介绍了采用改进的小波包算法提取变频器故障信号特征量的方法。仿真结果表明:改进的小波包算法的计算量和占用的存储空间较标准的小波包算法少;与常规的诊断方法相比,基于改进型小波包算法的变频调速系统故障诊断方法具有准确度高、诊断速度快等优点。     

基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统

分析了无刷直流电动机的数学模型,提出了一种新型的P-模糊自适应PID控制方法,并在Matlab/Simulink环境中建立了基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统仿真模型。在该调速系统中,电流控制采用电流滞环,转速控制采用P控制和模糊自适应PID控制相结合的方式,实现了电流滞环和转速模糊控制的双闭环调速控制功能。仿真结果表明,该系统与基于常规PID控制的调速系统相比,系统响应时间缩短一半,且超调减小,具有较强的鲁棒性和自适应能力。