修改后矿山带式输送机变频控制系统研究设计完成.docx

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修改后矿山带式输送机变频控制系统研究设计完成

矿山带式输送机变频操作系统设计

摘要

第三次科技革命被称之为电子革命。

电子设备运用到社会生活的各个方面。

工厂、矿山等重工业生产的产品在利用传统的生产工具的基础之上与现代电子生产设备相结合。

变频器是一种数字式变频运转设备及相关的散热技术为一体的高新技术产品。

用在链式运转器上能够降低对输送带带强的要求，减少先期投入，可延长运转器使用使用周期。

变频器具有明显的节能效应，实现经济运行，变频器工作时，可根据电机的负荷变化，调整电机工作电源电压和周期，达到所需转矩。

用变频器对矿井下-845主运传输带运输机变频器机继电操作系统的改造阐述变频器在产品性能、运行周期的功率、及后期正常维护的优越性，希望本文的研究对后期这方面的研究提供一定的可行性文献。

关键词：

带式输送机、变频器、改造、干扰

Abstract:

drive（mineflameproofandintrinsicallysafeACinverter）Ratedvoltage660VAC50Hz,or1140Vasynchronousmotorheavy-dutysoftstart,softstopandrunningspeedcontrol,startingcurrent,stablestartingspeed,starttimeisadjustable,smallimpactonpower,reliablestartingperformance.Isadigitalfrequencycontroldevicesandrelatedcoolingtechnologyasoneofthehigh-techproducts.Usedinbeltconveyorcanreduceconveyorbeltrequirements,reduceupfrontinvestmenttoextendtheconveyorlife.Converterwithenergy-savingeffect,economicoperation,theinverteroperatesaccordingtothemotorloadchanges,adjustthemotorsupplyvoltageandfrequencytoachievetherequiredtorque.Explainedthetransformationofthemine-845maintransportbeltconveyorACmotorrelaycontrolsystemwithinverterinverterinproductperformance,theefficiencyoftherunningcycle,andthesuperiorityofthelatterpartofnormalmaintenance,andhopedthatthispaperlateprovidefeasibilityDocument.

Keywords:

beltconveyor,thedrive,thetransformationofinterference

摘要1

Abstract1

1.矿山带式输送机变频操作技术及其应用3

2.矿山带式输送机变频操作系统的主要特点及工作要求4

3.矿山带式输送机变频操作运转方式6

3.1V/f协调操作6

3.2变量操作7

3.3直接转矩操作7

3.4静止传感器变量操作7

4.矿山带式输送机变频操作操作策略分析8

4.1U／f操作.8

4.1.1异步传感器的工作原理及其等效电路8

4.1.2维持U／f常数的简单开环操作10

4.2静止传感器变量操作12

4.2.1基本原理12

4.2.2静止变电器变量操作总体方案13

4.2.3有速度变电器变量操作方案16

4.3建模与仿真17

4.3.1静止变电器变量操作系统仿真17

5.矿山带式输送机变频操作功率平衡及设计方法18

5.1常用计算比较18

5.2等效范围法19

5.3操作规律21

5.4硬件结构：

21

5.5系统软件设计22

5.6实验及结论23

5.7计算的原理24

5.8计算的分析及其在DSP上的实现25

5.9变频系统的最终实现27

6.矿山链式运转器变频操作运转自动操作系统总体设计37

6.1总体说明37

6.2设计依据及设计原则37

6.2.1本电控系统设备符合下列标准的规定和要求：

37

6.3系统技术参数38

6.3.1主要技术参数38

6.3.2工作生态条件38

6.3.3贮运气候生态条件38

6.4电控设备总体技术方案38

6.4.1总体技术方案38

6.4.2操作系统39

6.4.3主要操作单元39

6.5系统特点39

6.6主要电控设备的主要特点40

6.7运行效果及分析41

7结语42

参考文献42

第一章矿山带式运转器变频操作技术及其应用

利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一周期的电能操作设备称为双逆变电运转技术，是一种无附加转差损耗的高效运转方式，将工频变频器压变为恒定电流压则通过整流桥，再由逆变器转换为周期、电压可调的变频器压作为变频器机的驱动电源，让传感器在不可以工作情况下获得所需电压和电流，根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速来实现变频器提高工作功率。

结合了微机技术、电力电子技术和电机传动技术的应用，将强弱电混合、机电一体的综合性技术，在能源危机中从而卓越发展。

链式运转器的最新发展方向时一呈现长距离、大运量、高速度、集中操作等特点。

同其他运输设备（如机车类）比较，其特点不仅具有长距离、大运量、连续运输，并且运行可靠，方便实现自动化和集中操作，经济效益尤为显著。

作为煤矿最理想的高效连续运输设备链式运转器，尤其是大型矿井的煤矿高产高效现代化，在煤炭高效开采机电一体化技术与装备中链式运转器己成为关键设备。

理论研究和产品开发为煤矿现代化发展和需求提供了技术支持，如大倾角固定链式运转器、高产高效工作面顺槽可伸缩链式运转器及长运距、大运量链式运转器及其关键技术、关键零部件，利用动态分析技术和中间驱动与智能化操作等技术，成功的研发软启动和制动设备以及DRA操作为核心的电控设备，同时井下大功率防爆变频器也已经进入研发、试制阶段。

链式运转器各项技术的提高直接推动了高产高效矿井的发展.本文在对常规上运链式运转器驱动及制动方案的理论研究的基础上，提出长运距、大运量上运链式运转器常见驱动方式和制动方法，通过系统的动态建模评价和仿真分析，结合了静态设计结论和动态分析结果，指出长运距、大运量上运链式运转器启动、运行和制动过程中出现的状况，提出可行性操作理论和解决方案。

在井下上运链式运转器原理及应用了解基础上，在煤矿中目前最理想的运输工具链式运转器，其特点是距离、大运量、连续运输、运行可靠、易于实现自动化和集中操作，同其他机械设备毫无可比性，在今后总体设计、CAD画图等方面做了充足的准备。

煤矿的经济效益和生产功率随着我国经济迅速健康发展在提升，作业危险降低，煤矿实现现代化生产的重要目标便是发展链式运转器。

第二章矿山带式输送机变频操作系统的主要特点及工作要求

变频运转是近年来兴起的一门新技术，它是通过改变电源周期来实现速度的调节，因其具有运转平稳、瞬态稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。

随着变频运转技术的不断成熟，变频运转设备在传输带运输设备上的应用也越来越广泛。

传输带运输变频运转操作设备具有以下特点：

1）真正实现了链式运转器系统的软起动。

运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和传输带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动运转器缓慢起动，将传输带内部贮存的能量缓慢释放，使运转器在起动过程中形成的张力波极小，几乎对传输带不造成损害。

2）实现链式运转器多电机驱动时的功率平衡。

应用变频器对运转器进行驱动时，一般采用一拖一操作。

当多电机驱动时，采用主从操作，实现功率平衡。

传输带运转器综合保护系统能够很好的与变频器实现接口操作，通过功率平衡调节软件能够使一条传输带运转器上的多台变频器的外传功率保持一个稳定的状态，使传输带运转器的运行功率得到提高，而且能够及时发现传输带运行过程中的机械磨损问题。

3）降低传输带强要求。

采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1S～3600S可调，通常运转器起动时间在60S～200S内根据现场设定，运转器的起动时间延长，大大降低对传输带带强的要求，降低设备初期投资。

4）降低设备的维护量。

变频器是一种电子器件的集成，它将机械的使用周期转化为电子的使用周期，使用周期很长，大大降低设备维护量。

同时，利用变频器的软起动功能实现链式运转器的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了传输带运转器系统机械部份的检修量。

5）启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。

6）节能。

在链式运转器上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统功率两个方面。

（1）提高系统功率因数

通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。

由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是功率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。

这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是磁场的无功分量，因此功率因数很低。

采用双逆变电驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。

（2） 提高系统功率

采用双逆变电驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。

而液力耦合器本身的传递功率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动功率比直接硬联接的传动功率要低许多，因而采用双逆变电驱动后，系统总的传递功率要比液力耦合器驱动的功率要高5%～10%。

另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用双逆变电的自动稳压功能，也有部份节能作用.综上所述，采用链式输送变频运转操作技术来改造传统的链式运转器驱动系统，不仅在技术的先进性还是带来的社会及经济效益方面都是巨大的，随着变频运转技术的不断成熟，在链式运转器的驱动上双逆变电将占主导地位。

红阳三矿井下-845主运链式运转器是矿井理想的高效连续运输设备,对矿井生产起决定性作用。

工艺要求:

1）实现快速的起制动。

2）平滑的无级运转特性。

3）电力拖动操作系统在最高转速和最低转速的范围内自动调节速度,并要求在不同转速下工作时,速度稳定。

4）系统在某一转速上稳定运行时,能克服负载的扰动、电源电压波动等因素对系统的影响。

 在20世纪90年代,由于变频器操作技术及市场产品还没有得到推广应用,因此选用了高压直起对-845主运链式运转器进行运转操作。

但在多年的运行中,高压直起操作系统存在动态特性差,故障率高,维护困难等缺点,主要表现在以下方面:

（1）操作系统集成化程度低、分立元器件多,体积大,元器件易受生态温度、粉尘、振动等因素的影响,操作精度低。

（2）操作单元插件板常出现接触不良故障。

（3）系统操作回路为继电操作回路,故障率高。

（4）高压真空电磁起动器结构复杂,维修成本高、维护故障量大。

（5）系统运行的可靠性和稳定性差。

因此，为了解决以上问题,提出了-845主运链式运转器采用变频器操作的改造要求。

第三章矿山带式输送机变频操作运转方式

第一节V/f协调操作

双逆电源器的感应电势E=4.44Nf（N为绕组有效匝数）。

忽略定子绕组的阻抗，定子电压U≈E=4.44Nf。

当改变