【正文】 計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，論文圖紙的修改，后期論文的調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，李老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計過程中，同組的各位同學給了我很大的幫助，再此向他們表示真心的感謝。感謝學校、學院在我完成論文過程中提高一切資源和便利。感謝從百忙之中抽出時間來評閱論文的各位專家、教授，向各位對我畢業(yè)設(shè)計評審和指導的專家、教授和各位老師表示衷心感謝！渦街流量計 25附錄一開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動電牽引采煤機摘要本文介紹了雙開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)傳動系統(tǒng)控制驅(qū)動電牽引采煤機。 本文介紹了系統(tǒng)的各個組件，如開關(guān)磁阻電機，主電路中的功率變換器和控制器等。 這里給出了它的控制原理，它主要是用 PI 算法和載荷均勻分布的模糊算法獲得信號來控制電機轉(zhuǎn)速這樣一個閉環(huán)系統(tǒng)。 這里也列出了它的測試結(jié)果。測試結(jié)果表明，在磁阻電動機 1 上供應(yīng)的平均直流電流于在磁阻電動機 2 上的相對誤差在 10％以內(nèi)。 關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻； 電機控制； 采煤機； 煤礦；電牽引。 導言地下礦井周圍的環(huán)境是相當惡劣的。 一方面，它非常潮濕和高粉塵并且屬于易燃易爆環(huán)境。 而在另一方面，井下的空間是非常有限的，因為它要節(jié)約開采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護帶來了很大的困難。 在現(xiàn)代煤礦開采過程中，自動化設(shè)備得到了廣泛的使用，但是自動化設(shè)備的故障，可以影響到煤礦的正常生產(chǎn)和生產(chǎn)效益。 采煤機是可以將煤從煤壁中開采下來的采礦設(shè)備。傳統(tǒng)的采煤機是用液壓傳動系統(tǒng)驅(qū)動的，但是由于液壓系統(tǒng)中的油液很容易被污染所以導致液壓系統(tǒng)的故障率很高。液壓傳動系統(tǒng)的故障可能直接影響礦井的生產(chǎn)和效益。電機驅(qū)動系統(tǒng)的故障率相對液壓傳動系統(tǒng)是比較低的，但是由于電機安裝在防暴外殼中所以給電機的冷卻帶來了困難。 電機驅(qū)動系統(tǒng)也自動化設(shè)備是其中的關(guān)鍵部件，所以發(fā)展新型電動機調(diào)速系統(tǒng)一直是煤礦開采重視的問題。 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動之所以能成為煤礦主要設(shè)備的調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)，[1] 因為它具有較高的運行可靠性和容錯能力[2] 。 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動由雙凸極開關(guān)磁阻電機，單極功率變換器和控制器組成，它們被固定在電機和電力變換器中。 在電機中沒有電刷結(jié)構(gòu)，并且雙極功率變換器的功率變換器的故障率比較低。 開關(guān)磁阻電動機可以用在電機和功率變換器相故障少，而且每種相故障取決于其本身的情況下。開關(guān)磁阻電機中沒有繞組轉(zhuǎn)子等，所以沒有銅損的損失，只有在轉(zhuǎn)動過程中很少的鐵損。這樣開關(guān)磁阻電機就很容易冷卻了，因為它沒有必要冷卻轉(zhuǎn)子。 采煤機用的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動已經(jīng)研制成功。 文章中給出了樣機。 渦街流量計 26二、系統(tǒng)組件研制成功的驅(qū)動電牽引采煤機的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動是一種雙重開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)驅(qū)動的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是由兩個開關(guān)磁阻電動機和一個安裝功率變換器和控制器的控制箱。 通過兩個開關(guān)磁阻電動機都是三相 12 / 8 結(jié)構(gòu)。開關(guān)磁阻電機如圖 1 所示。 兩個開關(guān)磁阻電動機都分別包在防爆外殼中。其中電機額定功率 40 千瓦，額定轉(zhuǎn)速 1155 轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)速范圍從 100 轉(zhuǎn)/分鐘到 1500r/min 。功率轉(zhuǎn)換包括兩個三相對稱橋功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。 該 IGBT 的則作為主開關(guān)。 三相 380V 交流電源被整流并供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換器。主電路中的功率變換器如圖 2 所示。IGBTS 是主要使用的開關(guān)磁阻電機。在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測電路，整流電路，電壓和電流的保護電路，主開關(guān)的柵極驅(qū)動電路和閉環(huán)轉(zhuǎn)速，負荷平衡分布的數(shù)字控制器。 三 控制策略這兩個開關(guān)磁阻電機都可以在相同的牽引導軌上驅(qū)動所有采煤機的輸電裝備，因此這兩個開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以達到同步。這個以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)時可以采用PI 算法。 在開關(guān)磁阻電動機 1 中，功率變換器中主開關(guān)的觸發(fā)信號是通過調(diào)制 PWM 信號來給定的，當比較給定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速時，所用占空比的PWM 信號，其規(guī)定如下： e=gfn?1() 1()kikpkDKe????A(1))在上式中，ng 表示給定的轉(zhuǎn)速， nf 表示實際的速度， e 表示給定和實際轉(zhuǎn)速之間的偏差， 表示開關(guān)磁阻電動機 1 在 K 時刻時 PWM 信號占空()k比的變化量，Ki 表示積分系數(shù)， Kp 是比例系數(shù)， ek 表示在 k 時刻時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值，ek－1 表示在 k－1 時刻時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差別，D1(k) 表示k 時刻時開關(guān)磁阻電機 1 上 PWM 的占空比，D1(K1)表示 k－1 時刻時開關(guān)磁阻電機 1 上 PWM 的占空比。開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的輸出功率是與所供應(yīng)的直流電流成比例的，渦街流量計 27其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： 在此式中，P2 是開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的2inpI?輸出功率， 表示電源轉(zhuǎn)換器所供應(yīng)的直流電流的平均值。inI圖 2 主電路中的功率轉(zhuǎn)換器 在開關(guān)磁阻電動機 2 中，電源轉(zhuǎn)換中主開關(guān)的觸發(fā)信號也是通過 PWM信號所給定的。 這兩開關(guān)磁阻電動機可以通過模糊邏輯算法來平衡其所承受的載荷。 在模糊邏輯算法的調(diào)節(jié)中，有兩個輸入控制參數(shù)，一個是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個開關(guān)磁阻電動機的直流電流平均值之間的偏差，另一個是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個開關(guān)磁阻電動機的直流電流平均值之間偏差的變化。 輸出參數(shù)是開關(guān)磁阻電動機 2 的 PWM 信號占空比的增量。在圖3 的方框圖中給出了電牽引采煤機中雙重開關(guān)磁阻電動機的并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)。在 Ti 時刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個開關(guān)磁阻電動機的直流電流的平均值的偏差為： ： 12inieI??.1iie??上式中，ei1 表示在 ti－1 時刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個磁阻電動機開關(guān)的平均直流電流的偏差。在 ti 時刻開關(guān)磁阻電機 2 的 PWM 信號的占空比為： 2()(1)2()iiiD???上式中， 表示在 ti 時刻時開關(guān)磁阻電機 2 的 PWM 信號占空比的增量， 表示在 ti－1 時刻時開關(guān)磁阻電機 2 的 PWM 信號的占空比。(1)i?渦街流量計 28圖 3 電采煤機中的雙磁阻開關(guān)并聯(lián)系統(tǒng)方塊圖這種模糊邏輯算法可以表示成如下形式：if and then U~ ? ~ifEi?~CjE?~Ui = 1,2,…, m, j = 1,2, …,n上式中， 表示電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這一對開關(guān)磁阻電動機的平均直流電流的偏差的模糊值， 表示電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給 這兩個開關(guān)磁阻電動機~的平均直流電流偏差的變化的模糊值， 表示開關(guān)磁阻電動機 2 的 PWM~信號占空比增量的模糊值。電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個開關(guān)磁阻電動機的平均直流電流之間的連續(xù)偏差可以在區(qū)間[ 5 ，+5 ]的范圍內(nèi)變化，其理論根據(jù)如下：[eiINTK?A102e 在區(qū)間[5 ，+5]范圍內(nèi)，開關(guān)磁阻電動機 2 的 PWM 信號占空比的離散增量可以表示成在區(qū)間[%, +%]內(nèi)的連續(xù)變化，其理論根據(jù)如下：渦街流量計 2912()[]i DINTK??基于上述原則模糊邏輯算法就形成了既定形式，這將被儲存在控制器的存儲空間中。當這兩個開關(guān)磁阻電動機之間負載有差異時，基于模糊邏輯算法的既定形式開關(guān)磁阻電機 2 的 PWM 信號的占空比能夠得到調(diào)整，從而這兩個開關(guān)磁阻電動機上的負載便可以達到平衡。 四、測試結(jié)果研制成功的雙開關(guān)磁阻電機并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)樣機已經(jīng)進行了測試實驗。 表一給出了測試結(jié)果，其中 是開關(guān)磁阻電動機 1 中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換開1?關(guān)的平均直流電流相對誤差， 是開關(guān)磁阻電動機 2 中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)2換開關(guān)的平均直流電流相對誤差。測試結(jié)果表明，磁阻開關(guān)電動機中供給電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的電流偏差在之內(nèi)。10%?五、結(jié)論文中描述了電牽引采煤用的雙開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)傳動系統(tǒng)。 在礦區(qū)使用的開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動的新型采煤機大大降低了采煤機的故障率，提高采煤機的運行可靠性能直接提高煤礦的經(jīng)濟效益。 驅(qū)動型的雙重開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)相比驅(qū)動型的單一開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)也有助于提高運行可靠性