港口下运带式输送系统电气控制系统设计及研究

• 作 者: 程旸
• 出 处: 武汉理工大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 下运带式输送机 能量回馈 PI调节 变频调速 SVPWM

带式输送机因其能够连续运输且输送能力强等优点,是港口散物料运输过程中的重要装卸设备。由于地势原因,当需要向下运送物料时,就会用到下运带式输送机。下运带式输送机在重载或超载情况下电机运行在发电工况,如何合理利用产生的再生能量,并对其实施有效的制动以避免失速,是下运带式输送系统的重点。因此,研究一种能够对下运带式输送机可靠制动并完成其制动能量回收利用的电气控制系统,将有利于港口的安全运营和节能。本文依托重庆果园港散物料运输的下运带式输送系统设计项目,设计了其下运带式输送系统的电气控制系统,建立了三相交流异步电机变频调速及其能量回馈系统仿真模型,对下运带式输送机在几种不同工况下的变频制动情况进行了仿真研究,并对发电制动中回馈到电网的电能进行了波形分析,验证能量回馈系统的有效性,本文主要研究内容如下:(1)下运带式输送系统电气控制系统设计与能量回馈研究。根据下运带式输送系统实际运行环境特点,分析了系统设计要求及目标后,完成了下运带式输送系统的电气控制系统设计。主要包括硬件设备选型、变频柜原理图设计、系统通讯方案设计等。在此基础上以散物料在下运带式输送机上的受力分析为前提,结合不同工况下的运行特点,研究了皮带机回馈制动的工作原理、能量转化以及再生电能回馈条件等问题。(2)建立了三相异步电动机转差磁链开环矢量控制系统仿真模型并进行了仿真研究。对三相异步电机矢量控制调速系统进行理论研究,建立了按转子磁链定向的开环矢量控制模型,实现了定子电流的完全解耦,分别对电流PI控制器和转速PI控制器的具体参数进行了工程整定,并通过增加前馈解耦的方式进一步提高系统控制精度。分别对网侧和机侧变频器SVPWM工作原理进行了详细数学模型推导和分析,并在分析中建立了相应的仿真模型加以实验验证。(3)基于系统原理图及双SVPWM工作原理的理论分析,根据重庆港果园作业区的下运带式输送机实际运行参数,分别建立了机侧和网侧变频器Simulink仿真模型,提出了基于PI调节算法的双侧及其协同控制策略,搭建了完整的能量回馈牵引系统仿真模型。对机侧进行多种工况下的变频调速实验并记录仿真变化曲线,对网侧回馈到电网的电压电流波形进行谐波分析并记录其频谱,通过仿真结果分析验证控制算法的有效性。