基于triz的大惯量负载电传动系统研究

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1、基于TRIZ的大惯量负载电传动系统研究苏明1朱东敏2习仲萍31.贵州师范大学机械与控制仿真重点实验室贵阳5500142.贵州成智重工科技有限公司贵阳5500813.贵州省机械电子产品质量监督检验院贵阳550081摘要为改善大惯量负载电传动系统的启动性能，分别采用TRIZ理论的矛盾矩阵、分离原理、物-场模型等三种手段进行了分析，基于相应TRIZ原理给出了解决方案，在AMESim中建立系统模型并进行了仿真分析。关键词：大惯量负载，电传动系统，启动性能，TRIZ，矛盾矩阵，分离原理，物-场模型中图分类号：TH13

2、7文献标识码：AResearchonLargeInertiaLoadElectricDriveSystemBasedonTRIZTheorySUMing1ZHUDong-Min2XiZhong-Ping31.SimulationLaboratoryofMechanical&ControlEngineering,GuizhouNormalUniversity,Guiyang550014,China2.CINTECHeavyEqupiment(China)Co.LTD,Guiyang550081,China3.

3、GuizhouProvinceMachineryandElectronicsProductsQualitySupervisionTestingInstitute,JinyangNewAreaCenturyCity,Guiyang550001,ChinaAbstractInordertoimprovestartupperformanceoflargeinertialoadelectricdrivesystem,thepaperanalyzecontradictionbetweenstartupperforma

4、nceandenergyconsumptionduringnormaloperationoflargeinertialoadelectricdrivesystemusingofcontradictionmatrix,theseparationprincipleandthings-fieldmodelofTRIZtheory.CreateandsimulatessystemmodelinAMESim.Keywords:largeinertialoads,electricdriveSystem,StartPer

5、formance,TRIZ,ContradictionMatrix，Separationprinciple，Substance-fieldmodel31．引言TRIZ是由前苏联学者G.S.Altshuller及其领导的团队提出的创新方法理论体系[1]。其核心思想是提供一套指导人类进行发明创造、解决技术难题的科学原理和法则。主要内容包括：（1）技术系统的进化原理，由八大进化法则组成；（2）技术矛盾矩阵模型及40个发明原理、39个工程参数；（3）物理矛盾及四大分离原理；（4）物-场分析模型及一般解法和76个标准

6、解法；（5）How—To模型及科学效应库；（6）发明创新问题解决算法。TRIZ理论解决问题的流程如图1所示[1]图1TRIZ理论解决问题的流程本文针对大惯量负载启动困难的特点，采用矛盾矩阵、物理矛盾和物-场分析对大惯量负载电传动系统进行分析，从发现问题和寻求问题解决方案两个方面对大惯量负载电基金项目：贵州省重大科技专项（[2011]6016）、贵州省教育厅自然科学研究（[2011]027号）、贵阳市科技特派员项目（2011207）。苏明（1962—），男，福建浦城人，教授/研究员，博士，主要从事机电传动与控

7、制的科研教学工作。传动系统进行研究。2．大惯量负载电传动系统分析在许多工程机械中大量通过交流电机经皮带直接驱动大惯量负载，转矩方程如下[2]式中：─电动机输出转矩（N.m）─折合到电机轴上的转动惯量（kg.m2）─负载转矩（N.m）─转速（r/min）在启动阶段，由交流电机的机械特性知，电机的启动转矩小，启动电流大，通常会达到额定电流的5-7倍，一般不允许直接启动。在工程实际中主要采用星三角启动，以降低启动电流，但星三角启动实质上是一种降压启动方式，虽然可降低启动电流，但启动转矩成平方下降，不得已只有加大电

8、机功率。因此，采用星三角启动的大惯量负载电传动系统通常存在以下问题：（1）从节能的角度出发，应该选择与负载匹配的电机功率，但启动性能会变差，严重时，甚至有可能启动不了；（2）从提高启动性能的角度出发，应该选择较大功率的电机，但机座号的加大，会增加系统运行的能耗。如何提高大惯量负载电传动系统的启动性能，同时又不增加系统正常运行时的能耗，是电气传动系统的一个共性问题。33．基于矛盾矩阵的解决方案根据前述，从技术矛盾的