【正文】 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(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同組的各位同學(xué)給了我很大的幫助，再此向他們表示真心的感謝。感謝學(xué)校、學(xué)院在我完成論文過(guò)程中提高一切資源和便利。感謝從百忙之中抽出時(shí)間來(lái)評(píng)閱論文的各位專家、教授，向各位對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審和指導(dǎo)的專家、教授和各位老師表示衷心感謝！附錄一開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)摘要本文介紹了雙開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)。 本文介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組件，如開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，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(hào)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速這樣一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 這里也列出了它的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，在磁阻電動(dòng)機(jī) 1 上供應(yīng)的平均直流電流于在磁阻電動(dòng)機(jī) 2 上的相對(duì)誤差在 10％以內(nèi)。 關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻； 電機(jī)控制； 采煤機(jī)； 煤礦；電牽引。 導(dǎo)言地下礦井周圍的環(huán)境是相當(dāng)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?yàn)樗?jié)約開(kāi)采礦井的投資，所以這些給井下設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)了很大的困難。 在現(xiàn)代煤礦開(kāi)采過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備得到了廣泛的使用，但是自動(dòng)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(jī)是可以將煤從煤壁中開(kāi)采下來(lái)的采礦設(shè)備。傳統(tǒng)的采煤機(jī)是用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，但是由于液壓系統(tǒng)中的油液很容易被污染所以導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障率很高。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障可能直接影響礦井的生產(chǎn)和效益。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障率相對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是比較低的，但是由于電機(jī)安裝在防暴外殼中所以給電機(jī)的冷卻帶來(lái)了困難。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也自動(dòng)化設(shè)備是其中的關(guān)鍵部件，所以發(fā)展新型電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直是煤礦開(kāi)采重視的問(wèn)題。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)之所以能成為煤礦主要設(shè)備的調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，[1] 因?yàn)樗哂休^高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力[2] 。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)由雙凸極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，單極功率變換器和控制器組成，它們被固定在電機(jī)和電力變換器中。 在電機(jī)中沒(méi)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(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以用在電機(jī)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中沒(méi)有繞組轉(zhuǎn)子等，所以沒(méi)有銅損的損失，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中很少的鐵損。這樣開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)就很容易冷卻了，因?yàn)樗鼪](méi)有必要冷卻轉(zhuǎn)子。 采煤機(jī)用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)研制成功。 文章中給出了樣機(jī)。 二、系統(tǒng)組件研制成功的驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是由兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和一個(gè)安裝功率變換器和控制器的控制箱。 通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都是三相 12 / 8 結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)如圖 1 所示。 兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)都分別包在防爆外殼中。其中電機(jī)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(gè)三相對(duì)稱橋功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。 該 IGBT 的則作為主開(kāi)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。在控制器中，有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，整流電路，電壓和電流的保護(hù)電路，主開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電路和閉環(huán)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷平衡分布的數(shù)字控制器。 三 控制策略這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)都可以在相同的牽引導(dǎo)軌上驅(qū)動(dòng)所有采煤機(jī)的輸電裝備，因此這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到同步。這個(gè)以閉環(huán)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速的雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以采用PI 算法。 在開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 中，功率變換器中主開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)是通過(guò)調(diào)制 PWM 信號(hào)來(lái)給定的，當(dāng)比較給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，所用占空比的PWM 信號(hào)，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(shí)際的速度， e 表示給定和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的偏差， 表示開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 在 K 時(shí)刻時(shí) PWM 信號(hào)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(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值，ek－1 表示在 k－1 時(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差別，D1(k) 表示k 時(shí)刻時(shí)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 1 上 PWM 的占空比，D1(K1)表示 k－1 時(shí)刻時(shí)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 1 上 PWM 的占空比。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： 在此式中，P2 是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 中，電源轉(zhuǎn)換中主開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)也是通過(guò) PWM信號(hào)所給定的。 這兩開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)模糊邏輯算法來(lái)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(gè)輸入控制參數(shù)，一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間的偏差，另一個(gè)是電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直流電流平均值之間偏差的變化。 輸出參數(shù)是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)占空比的增量。在圖3 的方框圖中給出了電牽引采煤機(jī)中雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在 Ti 時(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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(shí)刻電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)磁阻電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的平均直流電流的偏差。在 ti 時(shí)刻開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)的占空比為： 2()(1)2()iiiD???上式中， 表示在 ti 時(shí)刻時(shí)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)占空比的增量， 表示在 ti－1 時(shí)刻時(shí)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)的占空比。(1)i?圖 3 電采煤機(jī)中的雙磁阻開(kāi)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(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)~的平均直流電流偏差的變化的模糊值， 表示開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 的 PWM~信號(hào)占空比增量的模糊值。電力轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)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(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)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： 12()[]i DINTK??AA?A基于上述原則模糊邏輯算法就形成了既定形式，這將被儲(chǔ)存在控制器的存儲(chǔ)空間中。當(dāng)這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)之間負(fù)載有差異時(shí)，基于模糊邏輯算法的既定形式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 2 的 PWM 信號(hào)的占空比能夠得到調(diào)整，從而這兩個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載便可以達(dá)到平衡。 四、測(cè)試結(jié)果研制成功的雙開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)樣機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。 表一給出了測(cè)試結(jié)果，其中 是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 1 中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)換開(kāi)1?關(guān)的平均直流電流相對(duì)誤差， 是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 2 中，供應(yīng)給電源轉(zhuǎn)2換開(kāi)關(guān)的平均直流電流相對(duì)誤差。測(cè)試結(jié)果表明，磁阻開(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)中供給電源轉(zhuǎn)換開(kāi)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(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)。 在礦區(qū)使用的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的新型采煤機(jī)大大降低了采煤機(jī)的故障率，提高采煤機(jī)的運(yùn)行可靠性能直接提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。 驅(qū)動(dòng)型的雙重開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比驅(qū)動(dòng)型的單一開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)也有助于提高運(yùn)行可靠性。