矿用绞车电控系统控制方法研究与设计

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随着科技的高速发展和自动化程度的逐步提高,矿用绞车作为井下的重要提升设备,其运行的安全性与稳定性成为研究的重点。  首先,有效的控制方法和完备的电控系统是实现绞车高效运转的前提。本文着重对当今矿用提升设备广泛采用的矢量控制方式和直接转矩控制方式进行了原理上的阐释。诚然矢量控制具备可连续控制,调速范围较宽,转矩响应快等优点,但针对其在实际应用中等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性,转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数影响较大等不利因素,文章重点研究了代表未来发展方向的直接转矩控制方式。  直接转矩控制的核心即将交流电机和驱动交流电机的电压源逆变器作为一个整体看待,在定子静止两相坐标系中,依循转矩控制的需要和定子磁链的观测位置选择合适的空间电压矢量,基于此分析计算定子磁链和电磁转矩的变化,通过定子磁链跟踪来控制逆变器的开关状态以此直接控制交流电机的电磁转矩。相较于矢量控制复杂的控制过程,直接转矩控制仅考虑转矩的响应速度和转矩的控制效果,建立离散的定子空间电压矢量,形成近似六边形或圆形的磁链轨迹。  其次,结合矿用绞车应用实际对直接转矩控制系统进行Matlab/Simulink仿真分析,得到其运行性能各方面表现。采用ABB变频设备和TMS320LF2407A型号DSP处理器完成硬件电路搭建,实现控制系统数字化。结合所设计的硬件装置进行相应软件设计和编程,为整个系统提供可靠保障。  最后,通过仿真和实验可以得出结论:直接转矩控制方式结构简洁,控制信号所处理的各种物理量明晰,控制系统谐波分量小,转矩响应迅捷且没有超调量,控制性能受参数变化影响较低,实时性强,能对逆变器主电路控制器件的开关状态实现最优控制,是一种具备良好静、动态性能的交流调速控制方式。
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