多电机驱动带式输送机系统的功率平衡控制研究

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　　【摘要】带式输送机是目前工业以及运输业发展中的重要设备，在连续性的物料运输中得到广泛运用。因为带式输送机具有建造成本低、结构简单等特点，在煤矿井下煤料运输中发挥着重要的作用。但是长距离带式输送机功耗较高，为降低其功耗，特对皮带运输系统进行进一步研究，进而进行带式输送机多级驱动功率平衡控制系统的设计，从而使节能以及精准控制皮带速度得以实现。
　　【关键词】多电机驱动;带式输送机;煤矿运输;功率平衡系统;节能
　　 在煤矿生产过程中，由带式输送机将煤料由井底运输至井上，但是在煤料开采期间，煤料位置与重点距离加强，若仍然使用两个电机对皮带运动进行驱动，必然会导致电机功耗的增加，增加皮带张力，对于皮带运输机的长期稳定运行产生不利影响。为了使皮带驱动装置的驱动能力增强，多采用增加电机数量的方式增加驱动力，进而使皮带张力降低，但是多了电机运作会使运输系统变得复杂。本次研究特对多电机驱动的带式运输机进行分析，进而即西宁功率平衡控制系统的硬件电路设计。
　　一、多机驱动的带式运输机系统
　　（一）结构系统
　　多电机驱动能力的皮带运输系统结构包含驱动装置、皮带、托辊以及换向滚筒等，在皮带的运行过程中，为皮带提供摩擦牵引力的是驱动装置，一般会在驱动滚筒外面包裹具有高摩擦因数的弹性材料，增加驱动装置与皮带之间的摩擦力。皮带是承载负荷的主要装置，增设滚筒装置在皮带下方，从而为皮带提供支撑力，使皮带运输物料的能力增强，然后由换向装置提升皮带的拉进性能，保持皮带的平稳运行得到保持。
　　（二）电气连接
　　随着经济快速发现，对于带式输送机的发展也提出更好标准的要求，提升电机之间驱动的配合性能在多电机驱动的带式输送机运行系统中非常关键，可有效提高能源李永利，节约成本。皮带输送机的控制策略以及控制方式均得到良好发展，从而使皮带输送机的工作性能得到明显提高，使多个电机之间的匹配输出得以实现，因其控制变量不同可范围三种情况。
　　1.转速-电流平衡策略，对电流信息以及电机转速信息进行采集，然后根据数据采集情况对各个电机的输出功率进行分析，合理调整各电机输出功率。
　　2.电流控制平衡策略，采集驱动电机电流利用电流变送器进行，比较多个电机的电流值，然后根据比较结果对各个电机的输出功率进行调整，从而保证电机的协调工作。
　　3.转速-转矩平衡策略，不同功率输出的电机转矩在运行中存在差异，可以通过该特性对电机功率进行合理调整，进而使多电机功率平衡得以实现。
　　本次研究中认为，选择电流控制功率平衡策略进行各电机功率平衡电机输入电压的频率采用变频器进行调整，然后对电机的转速进行控制，从而达到协调各个电机输出功率的目的，平衡各电机功率。
　　（三）功率平衡控制问题分析
　　隨着皮带距离的加长，在皮带输送系统中将会引入更多的电机，这也使得皮带输送向长距离、高速度的方向发展。可以将电机控制系统看做多电机驱动的皮带运输机控制系统，除了电机转速会影响电机输出功率外，电机机械功率、滚筒包围角、直径以及皮带张力等因素影响。为了使功率平衡系统控制的难度降低，在进行电机选择时应当选择永登机械特性、同一型号的电机。在各个电机机械效率想用的情况下，对电流变送器采集电流进行分析，然后根据电流数据蔡姐结果，采用变频器对电机转速进行调节，使功率平衡控制得以实现。
　　二、对系统硬件电路进行控制
　　（一）对系统结构进行控制
　　本次研究为试验多电机皮带运输机电机功率平衡，特对多机驱动功率平衡控制系统进行设计，主要有电管隔离模板、变频器以及相对应的电机组成电机控制部分，为了使控制系统的人机交互性增加，特在该系统中增加显示模块。在进行功率平衡系统运行过程中，电机电流的采集有电流变送器完成，并将采集的电流进行A/D转换，让其在PLC的输入端口输入，PLC会对数字量进行逻辑分析，从而对电机的输出率进行判断，然后控制电机的转速可以通过调整输出频率进行，从而实现输出功率平衡。
　　（二）设计变频电路
　　本次研究中选取芯片为STM32f103C芯片作为变频器的主控芯片，可以最大可能的是变频调速系统的功能要求得到满足。选择RS-485通讯方式作为主控芯片与运城电脑监测系统之间的通讯方式，从而使长距离数据传输的需求得到满足。整流电路和你变电路主要构成变频器中的主要电路，变频器的你变电路开关有主控芯片通过PWM波形进行控制，进而对电机转速进行控制，对于电机的电流和转速有主控制器对其进行实时监测，电机电流采用矢量计算的方式进行，从而获得与负载相匹配的电流值，从而使电机工作在效率最优的状态下进行工作。
　　电流的变动在变频器的工作环境中比较明显，会产生大量的电磁干扰在电路中，从而影响主控制器产生PWM波，引入光电隔离单元可以更好的改善电压波形，降低谐波对电路的干扰。系统中引入PID控制策略，从而有效降低皮带运输系统的功耗，使带式输送机的多级功率平衡得以实现。
　　综上所述，本次研究对三种功率平衡控制方法的特点进行分析，并且选择电流公职功率表平衡策略进行进一步分析，认为电机同步转速、电机机械效率以及电机临界转速为电机输出功率的调节参数，在保证电机机械效率相同的前提下，进行功率平衡控制策略研究。在控制系统中搭配变频电路以及硬件结构，从而使系统的控制精度进一步提高。
　　
　　参考文献：
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