多电机变频驱动带式输送机功率平衡控制

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1、多电机变频驱动带式输送机功率平衡控制【摘要】本文以三电机驱动带式输送机为例，探讨了采用平均电流为基准值解决功率平衡问题，同时在控制系统中采用了自适应模糊PID控制器，使控制系统的精度更加准确。【关键词】三电机；功率平衡；平均电流；模糊PIDPowerBalanceControlofMulti-motorFrequencyConversionDrivingBeltConveyorZHANGWeiGUORong-xiang(InformationEngineeringInstitute,InnerMongoliaUniversityO

2、fScienceandTechnology,BaotouInnerMongolia014000China)[Abstract]Thisarticlediscussesabouthowtousetheaveragecurrentasthebaselinevaluestosolvetheproblemofpowerbalance,whichisbasedonthebeltconveyordrivenbythree~motor.Atthesametime,thecontrolsystemadoptsself-adaptingfuzzyP

3、IDcontroller,whichmaketheprecisionofthecontrolsystemmoreaccurate.[Keywords]Three-motor；Powerbalanee；Averagecurrent；Fuzzy—PID0引言带式输送机具有运量大、运输连续、维护简便等特点，在煤矿生产中是比较经济可靠的运输设备，已成为井下原煤运输的主要运输设备。为了适应现代化矿井高产高效的发展，带式输送机朝着大功率、大运量、长运距的方向发展[1],单机驱动以远远不能满足这种带式输送机，所以多机驱动带式输送机已成为大型带式

4、输送机发展的主流方向。目前国内外大型输送机的驱动单元大多数采用CST和变频调速控制系统，然而CST系统造价高、系统复杂、维护成本高等原因将随着变频技术的不断发展将逐渐缩小使用范[2]o无论是CST驱动系统还是变频驱动系统，多电机间的功率平衡是必须解决的一个关键问题。本文主要针对参数相同的三台电机变频驱动双滚筒的功率平衡进行讨论。1系统功能介绍某部带式输送机（图1）是由3台规格型号相同的异步电动机和减速箱通过与2个驱动滚筒的连接组成驱动装置，系统的软启动与各电机间的功率平衡用变频器来实现。多电机驱动的主要问题是各电机间的功率是否在运

5、行过程中平衡，在外负荷不变的情况下，有的电机过载，有的电机欠载,严重时甚至会烧毁电机[3]。为了使各电机间输出的功率相同，提高设备运行效率，保证设备运行的稳定性，其中有一条要求带式输送机在运行过程中各电机功率达到平衡，电流误差值小于3%。图1三电机驱动双驱动滚筒带式输送机结构示意图2功率平衡系统选用参数相同的三相异步电动机，由p二・uicose知，各电动机的供电电压和功率因数基本相等，所以电机的功率p正比于电流I,对各电机的功率调节可以通过调节电流来实现。矢量控制异步电动机的变频调速技术现在已经成熟[4],并且在工业现场的应用很成

6、功。矢量控制变频调速是将异步电动机的定子电流IA、IB.IC在旋转坐标系（M-T）下分解为励磁电流iM和转矩电流iT,然后就可以进行分别的控制。在转子磁场定向的M-T坐标系中，电机的电磁转矩表示为Te二np・2■i・上式表明，电磁转矩由转子磁链Wr和转矩电流iT的乘积产生，在转子磁链保持恒定的情况下，电磁转矩与转矩分量iT成正比关系。带式输送机在稳定运行情况下带速是基本不变的，所以功率平衡控制可以通过控制转矩电流iT来实现。驱动装置的控制系统通过采集各电动机同时刻电流的平均值作为控制的基准值[5-6]o其工作原理是；先将各电动机的

7、工作电流II、12、13采集到控制其中，由控制器计算出3个电动机的电流平均值IPo将各电动机的电流与电流Ip比较，可得二Il-Ip,AI2=I2-Ip,A13二I3Tp。当-3%3%时，相应电动机的频率逐渐降低；当・图2自适应模糊PID控制器的结构框图从稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑,KP,KI,KD作用如下。(1)比例系数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。KP越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度超高，但易产生超调，甚至导致系统不稳定；KP取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调

8、节时间，使系统动态和静态特性变差。(2)积分系数KI的作用是消除系统的稳态误差。KI越大，系统的稳态误差消除越快；但KI过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调；若KI过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。