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刮板输送机双机驱动系统研究

井万里 贾立新 李梦毅 马宇心 孙文尧

井万里,贾立新,李梦毅,等. 刮板输送机双机驱动系统研究[J]. 工矿自动化,2022,48(4):72-77.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120097
引用本文: 井万里,贾立新,李梦毅,等. 刮板输送机双机驱动系统研究[J]. 工矿自动化,2022,48(4):72-77.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120097
JING Wanli, JIA Lixin, LI Mengyi, et al. A dual-motor drive system for scraper conveyor[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(4):72-77.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120097
Citation: JING Wanli, JIA Lixin, LI Mengyi, et al. A dual-motor drive system for scraper conveyor[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(4):72-77.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120097

刮板输送机双机驱动系统研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120097
详细信息
    作者简介:

    井万里(1994—),男,河南周口人,硕士研究生,主要研究方向为电气信息融合与智能控制,E-mail: jingwanli12@126.com

    通讯作者:

    贾立新(1968—),男,陕西西安人,教授,硕士研究生导师,主要研究方向为电气信息融合与智能控制,E-mail: lxjia@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TD634.2

A dual-motor drive system for scraper conveyor

  • 摘要: 目前对刮板输送机采用永磁同步电动机驱动的研究大多通过改造驱动系统的机械结构提升效率,对永磁同步电动机优化控制算法的研究较少。针对该问题,将最大转矩电流比(MTPA)控制和弱磁控制引入刮板输送机双机驱动系统中:电动机运行于额定转速以内时,采用MTPA控制,通过给定直轴电流实现单位电流最大转矩输出,以降低电动机损耗;通过弱磁控制扩大刮板输送机的调速范围,以适应不同生产负载场景,保证刮板输送机出煤量相对稳定。针对刮板输送机双机功率不平衡的问题,采用主从控制方式,将机尾电动机作为主机,机头电动机作为从机,将主机的转矩给定传输至从机的MTPA控制和弱磁控制中,实现功率平衡。在AMEsim中搭建刮板输送机有限元仿真模型,在Matlab/Simulink中搭建刮板输送机双机驱动系统仿真模型,通过AMEsim与Matlab/Simulink联合仿真验证双机驱动系统控制策略的有效性,结果表明:电动机突然加大负载后,在MTPA控制下定子电流稳定在130.1 A,而在传统矢量控制下定子电流稳定在149.2 A,在相同输出转矩下,输出定子电流越小越好,因此MTPA控制的优势比较明显;弱磁控制将电动机的调速范围从0~750 r/min扩大到0~850 r/min;主从控制方式能够使从机与主机转矩一致,实现双机功率平衡。

     

  • 图  1  刮板输送机双机驱动系统

    Figure  1.  Dual-motor drive system for scraper conveyor

    图  2  弱磁控制策略

    Figure  2.  Flux-weakening control strategy

    图  3  双机功率平衡控制原理

    Figure  3.  Principle of dual-motor power balance control

    图  4  刮板输送机有限元仿真模型

    Figure  4.  Finite element simulation model of scraper conveyor

    图  5  刮板输送机双机驱动系统仿真模型

    Figure  5.  Simulation model of dual-motor drive system for scraper conveyor

    图  6  AMEsim与Matlab/Simulink联合仿真接口

    Figure  6.  AMEsim and Matlab/Simulink co-simulation interfaces

    图  7  传统矢量控制和MTPA控制下的定子三相电流

    Figure  7.  Stator three-phase current under traditional vector control and MTPA control

    图  8  弱磁控制下电动机调速范围

    Figure  8.  Speed regulation range of motor under flux-weakening control

    图  9  功率平衡控制下电动机转矩变化

    Figure  9.  Variation of motor torque under power balance control

    表  1  永磁同步电动机主要参数

    Table  1.   The main parameters of permanent magnet synchronous motor

    参数参数
    额定电压/V 3 300 额定功率/kW 1 000
    额定转速/(r·min−1) 750 极对数 4
    Lq/mH 10.2 Ld/mH 37.9
    永磁体磁链/Wb 5.7 电枢电阻/Ω 0.081 6
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-28
  • 修回日期:  2022-04-07
  • 网络出版日期:  2022-03-05

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