基于直接转矩控制的采煤机变频调速系统研究.doc

基于直接转矩控制的采煤机变频调速系统研究 采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。采煤机牵引技术的发展由链牵引到无链牵引,进而由液压牵引发展到电牵引。由于电牵引采煤机具有更多的优点,所以,世界各主要采煤国都相继开发了各种形式的电牵引采煤机。采煤机电牵引有两种方式直流电牵引和交流电牵引。直流电牵引是采用直流电动机的直流调速系统,交流电牵引是采用鼠笼异步电动机的交直交变频调速系统。直流电牵引的优点在于控制简单,调速性能好,但直流电机体积大,结构复杂,可靠性差,且在井下维护、维修困难,工作量大。交流电牵引采用的是鼠笼式电动机,体积小,防爆结构简单,工作可靠,寿命长,维修方便。在同样外形尺寸下,交流电机功率可以做得更大,有利于电牵引采煤机向大功率、高可靠性方向发展。其技术难度主要在驱动交流电动机的变频调速系统上。直接转矩控制DTC技术不需要将交流电动机等效成直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;不需要模拟直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。系统结构简单,却能够产生非常快的动态响应。因此,本文将采煤机直接转矩控制系统作为研究课题。课题主要可分为整流和逆变两部分。整流侧采用可逆PWM整流器;逆变部分采用直接转矩控制方案。首先,针对采煤机交流调速系统的特点,分析了采煤机恒功率控制策略。详细讨论了PWM整流器的基本原理,对可逆三相电压型PWM整流器采用矢量控制策略。利用Matlab软件对整理器仿真模型的性能进行了全面而系统的分析。同时基于TMS320LF2407DSP,设计了系统硬件和软件,进行系统的实验研究。此外,论述了异步电动机直接转矩控制系统的基本组成和工作原理。采用异步电动机α-β坐标系下磁链和转矩的观测模型,基于圆形磁链轨迹控制方案,结合采煤机调速系统的特点,利用MATLAB6.5/Simulink5.0构建了直接转矩控制调速系统的仿真模型,提出了减小系统转矩脉动的措施。