【正文】 調 節(jié) 器()sje ???2 / 3雙 三 電 平P W M 變 換 器M3~P GS I NC O S磁 通 運 算有 功 / 無 功 電流 運 算~ ~*?? *sTi*sMi sMi??sTi *rTi *rMi?ri*ri ?*ri ?*ai*bi*cisi su 圖 12 雙饋調速矢量控制示意圖 當采用磁鏈定向后，轉子電流 MT分量的解耦控制直接對應于定子電流在有功與無功電流方向上的正交控制。 模擬量接口單元：提供 16路模擬量輸出，將系統(tǒng)運行信息通過模擬量供給外部儀表和操作設備。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 26 頁 脈沖觸發(fā)處理單元：為系統(tǒng)的核心單元，其結構如下圖所示： DSP+FPGA可編程在片系統(tǒng)外部擴展總線16bitAdddress Bus16bitData Bus16bitControl Bus雙口RAM總線驅動8路數(shù) 字量輸入 8路數(shù) 字量輸出8路模 擬量輸出 8路模 擬量輸入脈沖控制單元功率器件過流信號過流檢測過流檢測過流檢測三相同步電壓信號同步檢測同步檢測同步檢測三路電流、電壓檢測信號PWM脈沖輸出脈沖輸出脈沖輸出脈沖輸出數(shù)字鎖相環(huán)單元12bitA/D16bitD/A鎖存濾波調制及驅動單元V/F變換V/F變換V/F變換 圖 14 脈沖觸發(fā)單元示意圖 如圖所示，脈沖觸發(fā)單元的輸入信號包括三路零電流，三路同步，三路電壓、電流， 輸出為三相正反組觸發(fā)脈沖（橋式變流器為 36 路觸發(fā)脈沖，零式變 流器為 18 路觸發(fā)脈沖）。 多 PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng) 提升機是礦山咽喉設備，為滿足其高可靠性、高安全性要求，建立以網(wǎng)絡為連接紐帶的多 PLC 冗余控制系統(tǒng)，用于完成提升機行程控制、邏輯操作和故障保護、液 壓制動控制以及其他輔機設備自動控制等。主要技術參數(shù)為： 傳感器： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 28 頁 （ 1）增量式軸編碼器 2048脈沖 /轉 （ 2）行程測量范圍： — ,分辨率 :177。 （ 3）提升機進行法定試驗時，可以更安全、可靠和容易，通過啟動一個試驗開關，就可以將井筒長度“縮短”到一個特定預置的數(shù)值，提升容器以任何試驗速度接近“縮短”了的井筒端部時，就會使提升機停車，這樣，在試驗時，各種保護的效果，以及制動系統(tǒng)的效果，可以得到可靠的保護。 （ 3）與行程監(jiān)控 PLC 之間相互保護、相互監(jiān)視。系統(tǒng)的安全回路有兩套，一套由 PLC 構成，另一套為繼電器直動回路，如圖所示。 逆變器過電流； 調節(jié)裝置電源故障 。 軸編碼器故障 。 提升容器達到終端位置時的速度超過 2m/s； 鋼絲繩滑動超限 。 變壓器溫度偏高 。 （ 4）制動控制系統(tǒng) 對液壓站各閥進行控制和調節(jié)的電氣控制系統(tǒng)能與制動系統(tǒng)協(xié)調一致，對接收的信號在控制器中加以處理，并對制動系統(tǒng)進行控制。 制動系統(tǒng)的屏幕顯示包括在提升機電控系統(tǒng)中并由不間斷電源供電。 重要操作信號和故障指示燈有： 1高壓柜指示； 錠子送電指示； 轉子送電指示； 液壓站正常指示； 潤滑站正常指示； 輔助電壓工作指示； 安全回路正常指示； 滿倉指示； 主令零位 閘把零位等。 外部傳感器的安裝與作用 （ 1）井筒開關：選用磁性非接觸開關，分別設置在井筒中過卷、齊平、同步、減速點等位置。通過網(wǎng)絡通訊， PLC2和 PLC3進行行程和速度參數(shù)的相比較，實現(xiàn)鋼繩滑動監(jiān)視及 PG1 和 PG3 的相互監(jiān)視。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 34 頁 第四章 兩種方案比較 （ 1）能耗明顯降低 ： 矢量控制全控雙饋調速方案與串電阻調速方式相比，節(jié)約了消耗于轉子電阻回路中的能量，且在制動過程中可以發(fā)電并回饋電網(wǎng)，每年可節(jié)約電能消耗約 2030%。 （ 3）調速性能： 傳統(tǒng) TKD 在啟動和減速時都屬于有極調速，失量控制可實現(xiàn)類似直流拖動控制系統(tǒng)的優(yōu)良調速性能，實現(xiàn)無級調速。由于變頻運行機械特性很硬，鋼繩不易打滑，明顯減少磨損。根據(jù)要求，此系統(tǒng)能達到現(xiàn)場的運行狀況、運行數(shù)據(jù)都可以在司機控制室掌握，用戶在控制室可以通過操作臺或人機界面來設置提升機的運行頻率、啟動和停止電機，并且各環(huán)節(jié)故障信息可以在操作臺或人機界面上反映出來，以用來提示用戶。 總結本文的主要工作有以下幾點 : （ l)根據(jù)提升機的運行特點，礦用提升機控制系統(tǒng)采用工控機監(jiān)控提升機變頻調速系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由上位機 (工控機 )、下位機 (PLC 控制系統(tǒng) )、變頻調速系統(tǒng)等組成。 采用 PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提高控制技術水平具有廣闊的應用前景。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠 。 實際運行表明，采用該控制系統(tǒng)，使礦井提升機工作可靠，使用方便，同平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 38 頁 時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果好。上位機選擇工控機主要完成系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控、參數(shù)設置和報警顯示等。 （ 5）電機定子、轉子溫度均下降很多，使電機運行的故障率大幅減少； （ 6）系統(tǒng)自動化高，保護齊全，安全性高，減少了人工操作失誤率。 （ 4）無機械沖擊： 由于實現(xiàn)了無級調速解決了 TKD 系統(tǒng)切換電阻沖擊電流大，運行平穩(wěn)性差的問題。 (2)提升時間： t 總 =+++++= 改造后速度圖 V（ m/s） Vbh= V1= V2= a(m/s 2)0 0 S(m) 630 44 2 t(s) 3 6 5 2 t 總 =3+6+++++5+2= 圖 17 老系統(tǒng)速度圖 較目前系統(tǒng)提人 163S 和提物 減少運行時間為 和 秒 目前絞車速度運行速度每勾因重量不同，速度在 6米 /秒至 /秒之間，所以每勾時間不固定。 （ 4）軸編碼器 PG3信號輸入調速控制計算機，用于閉環(huán)調速控制。 （ 3）測速機：選用與軸編碼器一體化的進口產品，安裝在驅動輪上。 上位機監(jiān)視部分： 由上位計算機實現(xiàn)人 — 機對話，它可顯示： 提升系統(tǒng)全貌及介紹； 主回路及勵磁回路； 低壓系統(tǒng)； 提升系統(tǒng)全貌； 速度圖、力圖 液壓制動系統(tǒng)圖； 生產報表； 故障信息； 幫助（如何閱讀畫面）等。 右操作臺上有主令操作手柄、工作方式選擇開關、控制方式選擇開關、自動控制按鈕和信號聯(lián)絡按鈕等。 —— 油壓值的調整，實現(xiàn)恒制動力制動 。 液壓制動系統(tǒng)油溫偏高 。 定子、轉子回路故障； （ 2） 終端施閘類故障保護 (就是說發(fā)生下列各類故障時，允許一次提升循環(huán)結束后再停車 ): 制動油油溫超限； 電機溫度和主軸承溫度超限 。 變壓器調閘 。 錯向操作 。 主回路過電壓或接地 。來自提升機各部分的保護信號分為立即施閘、井口施閘、電氣制動和報警 4類。具體做法是，當提升容器在井筒底部時按下標定按鈕，提升機慢速提升一個循環(huán)即可，這種操作在軟件中得到了充分的安全保護。 主要功能為 : （ 1）與操作保護 PLC 之間相互保護、相互監(jiān)視。 （ 1） PLC提升行程控制 要由行程監(jiān)控 PLC、叁個軸編碼器 (兩個裝在驅動輪上，另一個裝在天輪上 )和井筒同步開關（裝在減速點前）構成。 脈沖觸發(fā)單元由 TMS2812， 32 位 DSP為主運算單元，主要進行矢量控制和電流調節(jié)任務，脈沖觸發(fā)分配由 FPGA硬件實現(xiàn)，最大程度的保證系統(tǒng)響應的實時性。 顯示操作接口單元：提供設備顯示和操作鍵盤接口。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教育學院 畢業(yè)設計 （ 論 文 ） 說 明 書 第 25 頁 全控雙饋調節(jié)系統(tǒng)結構 系統(tǒng)主處理單元脈沖觸發(fā)處理單元信號處理接口單元功率驅動接口單元通信接口單元模擬量接口單元顯示操作接口單元系統(tǒng)總線 圖 13 全控雙饋調節(jié)系統(tǒng)結構 全控雙饋調節(jié)系統(tǒng)由以下幾部分構成： 系統(tǒng)主處理單元：使用 MPC5554， 32位 RISC主處理器，實現(xiàn)速度調節(jié)、開停機條件檢查及控制、設備運行狀況監(jiān)視。磁鏈定向方法可分為轉子磁鏈定向，定子磁鏈定向和氣隙磁鏈定向。 （ 4）最小損耗工作方式：這種工作方式的基本原理是通過調節(jié)轉子典雅的幅值和相位，合理的分配定子電流的有功分量和無功分量，使得在任何夫在下雙饋調速的異步電動機的損耗為最小。在這種情況下，當轉矩為額定時，轉子的全電流即為額定的有功電流。在轉子不過流的情 況下，電動機的輸出轉矩將小于額定轉矩。當轉子饋出能量時，變換器 CU1 工作在全控整流狀態(tài)，CU2 工作在變壓變頻的逆變狀態(tài)；當轉子饋入能量時，兩個變換器的工作狀態(tài)與上述相反。在逆變運行狀態(tài)， 通過 對直 流側的分壓和開關動作的 不 同組合實現(xiàn)多電平 階梯 波電壓 輸 出， 從而使 得 輸 出的電壓波形更加接 近 正 弦 波。 三電平變換器由早期的兩電平變換器演化而來， 在變換器的 橋臂 上有 4 個電力 半 導體開關器件。 目前使用晶閘管功率器件的雙饋調速系統(tǒng)在實際生產中有一定數(shù)量的應用，但已不再推薦使用。結構形式通常為電機定子側接入恒壓恒頻電網(wǎng)，轉子側接入變壓變頻裝置。當頻率較低時， U1和 E1都變小， 定子漏阻抗壓降 (主要是定子電阻壓降 )不能再忽略 ,這種情況下，可以適當?shù)奶岣叨ㄗ与妷阂? 補償定子電阻壓降的影響 ,使氣隙磁通基本保持不變 。 這種控制又稱為恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩調速方式。 1N — 定子相繞組有效匝數(shù) 。磁通太強，則由于過勵磁狀態(tài)，使勵磁電流過大，這就限制了定平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院成人教