重型工作面刮板输送机变频驱动与传动研究

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1、天津大学硕士学位论文重型工作面刮板输送机变频驱动与传动研究StudyonVariableFrequencyDriveandTransmissionSystemoftheHeavyArmouredFaceConveyor学科专业：机械工程研究生：李阳指导教师：张连洪教授企业导师：贾东升高工天津大学机械工程学院2017年12月摘要随着采矿技术集约化水平的逐步提升，刮板输送机装机功率越来越大，其发展方向为大型化、高可靠性、智能化。传统驱动方式已不能很好的满足刮板输送机的驱动及运行需求，会引发重载时启动困难、强大的机械和电网冲击、多机驱动功率不均衡等显

2、著问题。在分析比较了目前刮板输送机几种常用的驱动方式的基础上，决定选用变频驱动作为刮板输送机驱动方式。为此，对刮板输送机的变频驱动系统及其与整机动力学的适配协同开展研究。本文的主要工作和研究成果如下：搭建了基于变频电动机机械特性的动力学模型，据此利用Matlab/Simulink这一软件平台中的S函数模块建立了驱动系统的仿真模型。其次，选取直接转矩控制方式建立了变频电动机的电学模型，针对传统直接转矩存在脉动大的情况，本文搭建了基于SVPWM的直接转矩控制系统模型。给出了变频控制策略与性能评价指标，为控制参数的合理选取提供了理论依据。利用有限元法

3、的基本思想，建立了链传动系统的离散化模型，并在此基础上通过合理选择各部分接口变量，搭建了包含变频电动机驱动系统和链传动系统的输送机整机模型。采用VisualC++和Matlab联合编程技术，基于全参数模型理论，开发了变频驱动的刮板输送机动力学软件设计平台以快速生成所需的工况结果。选用SGZ1000/2×1000型输送机，借助所开发的软件平台对整机模型进行了不同工况下的数值仿真。分析不同控制参数对输送机启动过程的作用效果，为变频最优控制策略的选取提供了理论依据与数据支撑。将满载启动时变频驱动仿真结果与同工况下液力偶合器驱动的仿真结果进行对比表明：

4、合理的变频驱动控制策略可以明显改善输送机软启动性能，启动平稳且减小了系统机械冲击，并可实现多机驱动功率平衡，有效解决了重载难启动等问题。本文对刮板输送机变频驱动开展深入分析，搭建了刮板输送机整机系统仿真模型，获得其各自工况下系统的仿真曲线，从而为大功率输送机驱动方式的选取及变频电动机控制策略的研究提供理论依据与工程指导。关键词：工作面刮板输送机，变频驱动，系统模型，性能指标IABSTRACTWiththegradualimprovementofminingtechnologyintensivelevel,theinstalledcapacity

5、ofarmoredfaceconveyor(AFC)isincreasing,andit’smovinginthedirectionoflarge-scale,highreliability,intelligent.ThetraditionaldrivingmethodshavenotbeenabletomeettherequirementsoftheAFCdriveandoperation,andcancausesignificantproblems.Basedontheanalysisandcomparisonofseveralcommon

6、lyuseddrivemodes,itisdecidedtousevariablefrequencydriveasthedrivemodeofAFC.Tothisend,theAFCvariablefrequencydrivesystemanditsadaptationtothedynamicsofthewholemachinehavebeenstudied.Themainworkandresearchresultsofthispaperareasfollows:Thedynamicmodelbasedonthemechanicalcharac

7、teristicsofvariablefrequencymotorisbuilt.Basedonthis,thesimulationmodelofthedrivesystemisestablishedbyusingtheSfunctionmoduleofMatlab/Simulink.Then,thedirecttorquecontrol(DTC)methodisadoptedtoestablishtheelectricalmodelofthevariablefrequencymotor.Inviewofthelargepulsationoft

8、hetraditionalDTCsystem,aDTCsystemmodelbasedonSVPWMisestablished.Theinverter