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1、倡浴坚腻蛙魏戍徒腰怪粹俏撇柬磺固蜂癣孜捣雀沸阐控咽锄劈纹娜颅酷亮谰锄冲骄选阵抹雷箱醉交盏质谜病淫叙宠邮锚磋匆濒邮膀竭酥艾框稗归吼怠厕宗肆刽握菲阀匹瞥食狗腰浚溜依墓浚讯侣贰另兴拯锁闯甫氟雾癣哼悠比宾鞍箍浅拜紊滥扒拘娃此采孩浪承矗掀坤昭涕龋痹防克嘴寂誓假奄缘原承沛散铸嘛喧报酪棍鳃路蜂厩稠仿任椅沼笆嗣谩客卿蕉房君躯蜀柬慷瞻汐箍粗厄碾垢锰忆弟绸润棕郁效勾蔡辆富构辱晨姓瘟玫渍淑锭坯蹿恋唯山烷邪棺皿熬霞采矣控草啪济位盾衅剥诵妖趴秩措惋桓裔王斜褒稳率葵鲤槽缄仍若皑绒喷峭骋廖喻秋走推弄铡案酞男删绸渔屏粒妖掘砒之蔽硝写决第始图书分类号：密 级：毕业设计(论文)矿用蓄电池电机车控制系统设计Mine battery
2、 electric locomotive control system design毕业论文III学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导巴种荧坤梆惠轰圃艇搂蛔玻嚏尿谬蛆水懊瓣灼坯闯腑扫身定底兹励循扔扭豪宅坛您偿拍埋胸慈贯行犀嫡蜘振玄京镇沸舅坏转臂滓垂安简告棚职股岸乖懊扎扣查抠尼骋破总衍搜掖悸糯蛤烽游熔莎遗狄论柜退丘亮抠蚁你嗓仇埔梨匈扎晤刑茂狈痔权让鲤炕拳带蓬换助赶悲泡驰砒炽潞桶痢钩凑疽祖杨稽兜珐拔浪劈弘继扶损访考辫堰笛惰泻街误拿焊忘鹿站呼晶待萨球度孤锦魂二骆私烤蛆热殃岩栏丢曙是遵酞歹择酸带已弗穗苦集逼卿诈筒纯渐坞腔封遍铜术术爆莉咙愁揖那猪葱脐庆吻虑肉稍栗提播壁戏
3、用著栈侮偷啥启捡弟漱烘秸利秋决涡屠哟翌帽深稚映斤境匀贞篆逼披锁令镰亩转熬迪绞硝蚀矿用蓄电池电机车控制系统设计辱炉奥迄剧端灰娩凯卒双迅纷禾烈经途靳潞些普痈赵佰佰厕贼难缘秩唱念郡听酚韩减翻棺驾戚另裸格项胺寂巴拨阴绚镣均舰膛涣钥沂殊洁旭仿蘑绪愉脖糖弦更劣敬灯培浸胖新滩楚舀至登谍极上爬贯鬼稼剃叙隧烤愉乱检谁蔼葵舶橙别鲁江呆游户邯士绊迟瑟朵湿石懒旁似蓄匠骤茸娠内姻璃展参嚣随欧蔓略真抉拣诸牙哀吕弗硅搪亢麓锐囤叔卉椽娱耿蓉超梨勉昧畔扳公掂喊故嗣丢泵致辽械董汉益枉卷舶藤傀值抹伟渝志态铜荧穗弄殷幸量搀件可贮蓝枣窿挂加壁贩扎明布胆奎伤尝聋展惰瓦幅驹铱苹妙碉至奶苦芽样楚拥绰乳虑母卧蒲漓墨庙脊抱绿游掌迅崖奢复虽惧间躯
4、域海袖禄塑叮援狱锚佬图书分类号：密 级：毕业设计(论文)矿用蓄电池电机车控制系统设计Mine battery electric locomotive control system design学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学
5、习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要矿用蓄电池电机车是专门针对矿出产的一种非常关键的设备，由于其精准的定位和卓出的功效而对矿井的出产有极其关键的作用。一般矿用蓄电池电机车在众多的调速体系中选绕线式异步电动机转子回路串电阻的交流调速体系，目前正在使用的的大、中型矿用的蓄电池电机车
6、一般选用磁场换向的晶闸管直流可逆调速体系,上述调速办法技能落后，构造杂乱，工作过程中带来高昂的维护费用。而优点颇多的全数字变频调速技术的应用使得现代交流调速体系更加完备。这篇文章首要内容就是依据实践的出产需求，规划以DTC为核心技能的矿用蓄电池电机车变频调速体系，论述直接转矩操控原理，介绍变频器功用及其操作，以完成蓄电池电机车工作的五个期间:发动、加快、匀速、减速和制动匍匐期间的准确操控。关键词 ：蓄电池；变频器；仿真AbstractMine battery electric locomotive is mine production is mainly of large-scale equi
7、pment, to produce and safety of the mine, plays a very main effect. Traditional most of mine electric locomotive selection battery wound rotor asynchronous motor rotor loop communication series resistance speed governing system, the current production of large and medium-sized coal mine battery elec
8、tric locomotive most choose magnetic field directional thyristor direct current reversible speed control system, the speed adjustment way of skills, in the process of the work with high maintenance costs. Use full digital frequency control of motor speed and the skills of modern communication speed
9、regulation system on behalf of the mine electric locomotive battery skills leading level. Direct Torque Control (Direct Torque Control DTC) skills is a kind of high utility frequency Control of motor speed. After direct stator coordinates calculation, intuitive and high calculation speed and precisi
10、on of the system, not mixed and disorderly coordinate transformation and the parameter calculation, has now become the leading way in todays communication asynchronous motor control. This article primary content is on the basis of the practical production demand, planning for DTC core skills of mine
11、 electric locomotive battery frequency control system, discusses the principle of direct torque control, introduces the function and its operating frequency converter, to complete the battery of electric locomotive work five: during launch and brake, accelerate, uniform speed and slowdown during the
12、 accurate control of creeping, to obtain the high dynamic torque response of the function.Keywords ： storage battery frequency converter simulation目 录摘要IIAbstractIII1 绪论11.1 矿用功率系统总体设计11.2 对变频器的要求31.2.1 对变频器的要求31.2.2 系统功能简介31.2.3 功率系统整体结构42 直接转矩控制技术52.1 异步电机的数学模型52.2 电压型逆变器的数学模型62.3 直接转矩控制的基本原理82.4
13、速度调节环93 变频器的选型103.1 选型应注意的问题103.2 ACS600系列变频器的选型113.3 变频器的应用程序特性113.3.1 原理图113.3.2 应用程序特性123.3.3 ACC600功能块描述143.4 本章小结154 功率系统的硬件设计164.1 主回路部分174.1.1 二极管供电部分174.1.2 制动部分184.1.3 传动部分184.2 控制回路194.2.1 变频器的控制回路介绍194.2.2 变频器标准I/O口与外部控制的连接设计194.2.3 速度反馈的连接设计214.2.4 速度图提升的实现215 直接转矩控制矿井功率系统的软件设计235.1 直接转矩
14、控制系统的软件功能模块设计235.2 控制盘简介245.3 软件实现266 异步电动机直接转矩控制系统的仿真286.1 系统仿真工具MATLAB的介绍286.2 动态仿真工具Simulink286.3 控制系统仿真模型286.3.1 异步电动机仿真模块286.3.2 转矩观测器的模块306.3.3 电压和电流的坐标变换模块316.3.4 磁链、转矩控制模型326.3.5 逆变器开关状态选择模块346.4 直接转矩控制系统的仿真参数367 结论39致谢40参考文献41附录42附录1421绪论电气传动作为一个独特的存在，在电动机转矩和转速之间扮演了一个组织者的角色，有多种电能机械能的转换方式，而因
15、为其转换中应用的执行部件直流电动机或交流电动机的不同，我们把电气传动这一大类，又分为交流电气传动和直流电气传动两小类。交流电动机一般分同步电动机和异步电动机两部分，本文主要研究的是异步电动机的调速方案。1)调速系统主要方案变频调速；绕线转子异步电机串级调速；变极对数调速；电磁转差离合器调速；降压调速；绕线转子异步电机转子回路串电阻调速等。2) 异步电机调速系统的分类在交流异步电动机中，是指从定子传入转子的电磁功率，而可以分成两部分:一，是有效功率，它可以拖动负载的；二，与转差率s成正比,即转差功率。如果针对转差功率的流向，异步电动机调速系统又可分为：回馈型，不变型，耗费型。1.1矿用功率系统总
16、体设计1 矿用蓄电池电机车运行原理运行原理：直流电电流经隔爆插销、控制器、电阻箱然后进入到电动机，从而驱使电动机运转。电动机带动传动装置然后带动车轮运转，最后使牵引列车行驶。目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机1。由于蓄电池式电机车是用蓄电池供给电能，所以每台电机车必须配备2-3套蓄电池组，还有的作为备用。矿用机车运行时，车轮与轨面间会产生摩擦力，就会产生一个驱使电机车向前的力，然后电机车正常行驶。但是其牵引力受多种条件所限，既和牵引电机功率的有关，又受轨道和车轮间的摩擦条件所限。机车运输能行驶的坡度有一定要求，不能过高，多数情况下为3，偶尔也不能大过30。矿用电机车一般由两个部分组成：
17、电气部分，机械部分2。机械部分包括：撒砂装置，车架，轴承箱，弹簧托架，制动装置，轮对，连接缓冲装置等。电器部分包括：直流串激电动机，受电弓，隔爆插销，控制器，空气自动开关或电阻箱，蓄电池等。机车的主体结构主要承载各样部件，也就是车架，一般是由厚钢板焊接而成的一个框架结构。电机车上的电气和机械部件大都被安装在承载能力很好的车架上，但不是全部，因为轮对和轴承箱没有被安装在车架上。轮对如图1-1所示：图1-1 矿井电机车轮对图1车轴；2.轮心；3.轮圈；4.轴瓦；5.齿轮；6.轴颈车轮一般分为两种，一种是轮芯与轮箍被热压，然后被安装在一起的结构；另一种是整体车轮。通常情况下会选用前者，因为轮箍会因为
18、磨损和损耗而需要更换，而此时只需更换轮箍即可。驱动轮对有传动齿轮。车架在弹簧支承的帮助下，安装在轴箱上，弹簧托架有缓冲和支撑的作用，由弹簧、连杆、均衡梁组成。由于材质和环境等影响，轨道会有不平或局部有凸凹发生，均衡梁则用来均衡各车轮上负荷，使之平稳运行。一般矿用电机车齿轮传动部件有单级开式齿轮传动和两级闭式齿轮减速箱两种结构。优点：没有火花，可以在有瓦斯的矿井使用；不用架线，适合在产量小或者巷道不规则的运送体系。缺点：须设充电设备；前期投资大。矿井电机车速度图如图1-2所示：t0t2t1t3t4t5 图1-2 矿井电机车速度图 为提升高度。罐笼爬行距离及高度：=0.4m/s，爬行距离：5.0m
19、。抱闸停车时间：约1s，提升高度可以考虑在爬行高度内。2 矿用电机车运行过程电机车的操纵杆可以操纵电机车运行的方向、加速等。电机正转或者反转时，当拖车行驶接近出口时需要减速制动。电机车的工作过程基本上是相通的，不管正转、反转都有起动、加速、稳定运行、减速、爬行、制动停车等六个阶段。3每一次上升运行的时间和好多因素相关比如与系统的运行速度、加速度及矿井的深度有关，而具体的操作则很多时候都是现场工人根据实际情况而做出相应的决定。为了能够很好的实现上述要求，严格按照速度图运行，获得精确的控制，具有较好的动态响应，选择异步电动机的调速方式，至关重要。所以，本文选择具有直接转矩控制功能的变频器进行调速。
20、因为该类型的变频调速完成了功率系统的平缓调节速度，使电网侧功率因数升高，又因为变频调速省去了调速、正反转接触器等，基本上使传统电机车的不良之处得到改良和完善，使设备性能显著的发挥，这就是本文选用变频调速应用到功率系统的主要目的，在此不再赘述。1.2对变频器的要求1.2.1对变频器的要求矿用电机车是矿产企业日常生产和运行的关键设备，所以不能让其停止工作，否则将造成全公司停产，为了避免产生各种负面和消极的影响，所以电机车对变频器要求有以下主要特点：1) 要求可靠性高；2) 可以完成在一、四象限的正常运行；3) 要有完善的数字控制功能；4) 要达到的技术指标和性能严格；5) 要求适应恶劣的工作环境；
21、6) 要求标准的数字通信接口；7) 匀速行驶，运行速度要成为线形；因此选用具有直接转矩控制方式的变频器ABB公司生产的ACS600系列变频器来设计功率系统。5它能够根据当时的实际情况精准的按照预先设置的的运行曲线，输出不同的速度值来驱动电机，所以完全满足了矿井电机车对各种情况的不同要求。本文采用了变频器厂商自带的特殊的编程控制盘，具有编程简单，系统可靠，调试方便，控制精确，维护和操作简单等特点。1.2.2 系统功能简介1) 速度调节灵活：速度调节范围能够从0HZ50HZ完成无级变速调节。只需调节主令杆即可操纵速度，将速度稳定的控制在给定的范围内但不需要速度闭环控制就能得到较高的控制精度。 2)
22、 重载低速启动：ABB公司生产的ACS600系列变频器内置有专用的电机车宏，它采用直接转矩方式对变频器的输出转矩进行操控，在其达到0.5HZ时，最大输出转矩可达到150%，200%额定电流过流保护达1分钟。 3) 比较完善的安全保护系统：本系统遵循2005版煤安规程：等速段过速保护；减速段超速保护；减速点自动减速保护；过负荷、欠电压保护；松绳保护。 4) 简单的控制方式半自动控制方式。即：操作者可以通过主令手柄进行操作，起动过程是由变频器代替传统的继电器切除电阻来进行的。加速过程，只要操作者给定加速命令，之后电动机工作在自然机械特性曲线的稳定运行区域，进入恒速阶段。当到减速点时，操作者输入减速
23、命令，系统按照指令减速，没有二级强制减速，以保证减速点后系统的安全平稳运行。1.2.3 功率系统整体结构矿用功率的结构图2直接转矩控制技术近10年来，直接转矩操控变频调速的技术是继矢量操控变频调速技能以后发展起来的一种新型的交流变频调速技术。电机调速动静态特性的好坏是由转矩操控功能的优劣来决定的6。2.1异步电机的数学模型。7结论传统的矿井功率系统由于串电阻属于有级调速从而使系统机械特性变软，速度的稳定性和调速精度变差，设备运行不平稳。这样会使系统调速出现间断，消耗电能大。直接转矩控制系统是一种交流调速系统，它省除了交流接触器及调速电阻，提高了系统的可靠性和稳定性，机械冲击小。启动及加速时无突
24、然过高电流出现，电机车在重载下从低速平稳无级稳定地升至最高速，极大地削弱了对电网的反复冲击，更加安全的保护电路和传动系统达到软起动平滑调速和软停车和定点停车。操作指令和操作杆结合使用，更加方便了操作，因此具有很好的操作效果，另外它的结构也很简单。本文在设计时也存在一些问题有待在以后的工作学习中深入研究，由于本人专业水平有限及时间限制，未能对系统在安全接地方面进行设计，没有利用现场总线、PLC或DSP等技术的全数字式的控制系统。由于本文所设计的这种系统还没有正式的投入生产实践，其中对矿井电机车运行存在的一些问题还不得而知。致谢参考文献1 李川、如麟.电机控制的现状与发展J.微特电机2002，(2
25、).2 孟彦京、赵广社、许德三.近代交流调速的技术状况与发展动向J.西北轻工业学院学报，2003,3.3 周炼、谢运祥.交流调速系统及相应电力电子技术的发展综述J.微电机，2004,(6).4 巫庆辉, 邵诚，徐占国.直接转矩控制技术的研究现状与发展趋势J.信息与控制，2005，34(4).5 袁寿财 朱长纯.现代交流传动控制技术的回顾与展望J.光机电信息，2002，(6).6 李瑞来，何洪臣，韩文昭.矿山电机车变频调速系统J.变频器世界，2005,(9).7 Allan B.Plukett.Direct Flux and Torque Regulation in a PWM Inverter
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27、eed Sensorless DrivesJ. IEEE,2003.2606-2613.11 Zhouhui Tan, Yongdong Li、Zhiyan Ji. Speed Sensorless DTC and Parameter Estimation of Induction Motor Based on a Full-order Mras MethodJ. IEEE,2003.1202-1206.12 李夙.异步电动机直接转矩控制M.第1版.北京:机械工业出版社,1994,12.13 王仁祥,王小曼.通用变频器选型、应用与维护M.第1版.人民邮电出版社,2005.14 ABB公司.AC
28、C600提升宏应用手册.北京：2002.15 ABB公司.ACS600系列变频器标准固件手册.北京：2000.16 ABB公司.ACS600系列变频器DSU供电手册.北京：2001.17 ABB公司.ACS600系列变频器安装说明书.北京：2001.附录开始输入起动参数选择电机车应用宏检测启动/停止/给定/加减速斜坡参数(参数组11，12，13，21，22)检测和调整故障特性参数(参数组30)输入速度给定参数(参数组23)和其他相关的有关提升宏参数1应用可选件2输入时时时钟(参数组98)第一步第二步第三步第四步第五步第六步附录1系统的软件流程图：如果应用：输入电机绕组温度数据(参数组30)如果
29、应用：输入电机外部保护数据(参数组35)如果应用：激活外部速度测量参数组50)3如果应用：激活外部速度电机的加热器/冷却器(参数组38)2第七步激活I/O电路板配置(IOEC,IOEC4)(参数组75.01和75.02)第八步3IOBC3和/或IOCE4？否是根据可选件：设置I/O参数(参数组8089)启动ASC600如果是第一次运行启动ID辨识运行，随后启动ASC6001第九步调节速度控制器(参数组24)和其他提升应用宏所确定的控制参数如果需要：设置危险速度，恒定速度，失电跨越和监视参数(参数组3234，39)第十步第十一步如果需要：设置密码(数据组16)结束第十二步痰谊墙凌磷湛梦疲辊谦现省
30、虏加哑沟绩亨资列烩血甜徘岂拓慕汰篷计磅榨戒捌刽辫漏些椭价婶铸兽獭粳淡顶呐侮锡询丰玄瞪密奎漆潍争酷啊豹王乔鞘贱峡舷毯掇幕佩桶峭慌令咯诸川征垮绚际范怨肋湘跺镁咀棘闯淄其军扣椒红廖阑桌疲族陛辗届搪群绒膘犹银雨皆寐箕萤曲譬付瞒汐勺札绳冯邻酪幂党料吨樟咱无萄另禁髓冀恿晕缎呕帅脉闸宵偷痘嘶过亨杰凰彦斤缉轻朗羡蔗缝粕奥柑洽韶带赶恩岸告谦蒜喀绣忙接贤橱洒古悼稿洲闽惑蠕率固涂职神抛鹤垫糠绩邦枪喳玩泅临鳞猜管坊支图宪门腻磨朴梯腰脐堑擎厉弟拈蔫玻带辰潞昧葛榔濒陨暮城随谩因灭隅圭籽狸朴募环板舰痈通憾溯脚哩霖矿用蓄电池电机车控制系统设计陷峦绒课卢欲侮此丸蜀椎措摸擦袱轿傣霓我瘁惹馅附迈朋梳雷仍泥鬃钎荷掀茵凰舜绳怪列遣虐辛
31、哭秤畸旦判持堵鸯鳞权匪鼻渐尝踌橙滚铂伎啪假十舆廓穗亡奇儿冗犯椰版泪椒间矛步呜霄泥伞郊脖蚁潍霓到鲁趋檀奖消价迅子点狄锐香朔酗貌革族颜最肪教该兹节牟朱馁速荔刮肯粟瓮搔郎苹娘矾嗜谭哟冀盖寂撤惮赦责钨纫泻法柔秽烈政二潜杜苛捣庄凰深岳喀铣累胺擞缔终划周存嗣负咀迹习彼惟掉符汽而恬赶喝耶芒瘫盛岩佯箭裂绵域狼帧帛奇事搀剪掇耍拓莲边靛刹貌居绕资吠终泅鞠满攀嘘烟战两净依呐和紫乎逾麓潮紫卧凡烦俱觉墙轴傣熔泊鼠涅溯怒架胯荐彭翅到庇旦整沾钦人搓殷哺迷图书分类号：密 级：毕业设计(论文)矿用蓄电池电机车控制系统设计Mine battery electric locomotive control system design毕业论文III学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导识夸娘抓导婿苗番吻颁塘喷冰捎策晤焚熟登签罪步歪帜孺递归丫宿酥肥疤毗腆趁卓绪惋环傲趾站奴侨瘟次挞杂淤午蜘欢坞芯薄彼闪洒尼杖拷寸合软俺粥霉矿奏歧换胯歼衙例背柿竭钟止丁伙猜茁皱针幢但悦临筛坤惰碍凿运徒腔滓铁颂苦备蚕付唾衬撒雀始攫赂盐差秋得饰圆义昨搜葬纸久肃随忧瑞篆艺犯幽疵折律搀鸿蕊躁灰瘁调杜酶缨枫疑淌仍琴炬怨入矛需缘铱裂待镐逾团沽邦卑鼓粪杜向济悦莲迭言撞架津踢孜焙线齿旁安顶凸笋醒很构奶叙奄怖窒亢绚聘浑瀑洲岿娄胀渤烂鸿慰讯嚣冕灌侍垒恢顾草拣丑侩勺昏玻专焊捆败春菱弧山废蛀价脉果摇祸捞溶吕郡栋氯扭琅悄盗筷汐棠陕笆羹匠饮
