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浅析物料输送机设备控制系统的独特性

发布时间:2014-7-25 13:29:12    来源:http://www.yuyin.sh.cn       作者:昱音机械

      物料输送机的变频控制VFC变频控制也是一种直接驱动方式,它具有非常独特的高性能。VFC装置为感应电机提供变化的频率和电压,产生优良的启动转矩和加速度。VFC设备是一个电力电子控制器,首先把AC整流成DC,然后利用逆变器,再将DC转换成频率、电压可控的AC. VFC驱动采用矢量控制或直接转矩控制DTC技术,能根据不同的负载采用不同的运行速度。VFC驱动能根据给定的S曲线启动或停车,实现自动跟踪启动或停车曲线。VFC驱动为传送带启动提供了优良的速度和转矩控制,也能为多机驱动系统提供负载均分。VFC控制器可以容易地装在小功率输送机驱动上。过去在中高电压使用时,VFC设备的结构由于受电力半导体器件的电压额定值限制而变得很复杂,中高电压的变速传动常常使用低压逆变器,然后在输出端使用升压变压器,或使用多个低压逆变器串联来解决。与简单的器件串联连接的两电平逆变器系统比较,由于串联器件之间容易均压以及输出端可以有更好的谐波特性,三电平电压型PWI\逆变器系统在数兆瓦工业传动中近年来获得了越来越多的应用。由三台750kW/ 2.3kv的这种逆变器构成的VFC系统已经成功安装在成庄煤矿长2. 71m二的带式输送机驱动系统中。使用IGBT的中性点箱位三电平逆变器 由于串联器件电压均分容易,器件每次开关的dv/dt低以及输出端出色的谐波品质,三电平电压型逆变器在大功率传动应用中变得越来越流行。高压IGBTHV-IGBT的出现使得应用三电平中性点箱位原理的中高压逆变器设计有了更大的应用范围。这种逆变器目前可以实现从2. RV到4. 16kV全范围的应用。HV-IGBT模块串联可使用在3. RV和4. 16kV的设备。

    物料输送机的AV逆变器每个开关只需要一个HV-IGBT。主功率逆变电路 主功率逆变电路用三电平中点箱位电压型逆变器实现,可以满足中高压交流传动应用的需要。与两电平电压型逆变器相比,三电平中点箱位电压型逆变器提供三个电压级别给输出端,对于同样的输出电流品质,开关频率可降低到原来的1/4,开关器件的电压额定值可减小到原来的1/2,附加到电机上的额外的瞬态电压应力也可能减少到原来的1/2。 三电平中点箱位电压型逆变器的开关状态可归纳于表1,U,V和W分别表示三相,P, N和G是直流母线上的三个点。例如,当开关S1u和S2u闭合时,U相处于状态P正母线电压,反之,当开关S3u和S4U闭合时,U相处于状态n负母线电压。在中性点箱位时,该相在o状态,这时根据相电流极性的正负,或者是S2U导通或者是S3U导通。为了保证中性点电压平衡,在o点被注入的平均电流应该是零。 

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    液力偶合器 流体动力偶合器通常被称为液力偶合器,由三个基本单元组成:充当离心泵的叶轮,推进水压的涡轮和装进两个动力部件的外壳。流体从叶轮到涡轮,在从动轴产生扭矩。由于循环流体产生扭矩和速度,在驱动轴和从动轴之间不需要任何机械连接。这种连接产生的动力决定于液力偶合器的充液量,扭矩正比于输入速度。因在流体偶合中输出速度小于输入速度,其间的差值称为滑差,一般为1%-3%。传递功率可达几千千瓦。

    固定充液液力偶合器固定充液液力偶合器是在结构较简单和仅具有有限的弯曲部分的输送装置中最常用的软启动装置,其结构相对比较简单,成本又低,对现在使用的大多数输送机能提供优良的软启动效果。 可变充液液力偶合器也称为限矩型液力偶合器。偶合器的叶轮装在AC电机上,涡轮装在从动减速器高速轴上,包含操作部件的轴箱安装在驱动基座。偶合器的旋转外壳有溢出口,允许液体不断地从工作腔中流出进入一个分离的辅助腔,油从辅助腔通过一个热交换器泵到控制偶合器充液量的电磁阀。为了控制单机传动系统的启动转矩,必须监测AC电机电流给电磁阀的控制提供反馈。可变充液液力偶合器可使用在中大功率输送系统中,功率可达到数千千瓦口这种驱动无论在机械,或在电气上都是很复杂的,其驱动系统成本中等。 勺管控制液力偶合器也称为调速型液力偶合器。此种液力偶合器同样由三个标准的液力偶合单元构成,即叶轮、涡轮和一个包含工作环路的外壳。此种液力偶合器需要在工作腔以外设置导管也称勺管和导管腔,依靠调节装置改变勺管开度勺管顶端与旋转外壳间距人为的改变工作腔的充液量,从而实现对输出转速的调节。这种控制提供了合理的平滑加速度,但其计算机控制系统很复杂。勺管控制液力偶合器可以应用在单机或多机驱动系统,功率范围为150kW-750kW。

    输入端变流器 为通常使用12脉冲二极管整流器给直流环节电容器充电,在输入端引入的谐波是很小的。若对输入谐波有更高的要求,可以使用24脉冲二极管整流器作为输入变流器。对于需要有再生能力的更高级应用,可以用一个有源输入变流器取代二极管整流器,这时输入整流器与输出逆变器为同一结构。逆变器控制 电机控制感应电机的控制可以使用转子磁场定向矢量控制器实现,通过使用PWM调制器完成了恒转矩区和高速弱磁区的控制。图2为间接矢量控制框图图中指令磁通甲ψr是速度的函数,反馈速度和前馈滑差控制信号川赫目加。对相加结果的频率信号积分,然后产生单位矢量cosθ e和sinOθe ,最后通过矢量旋转器产生电压V’角θ控制PWM调制器。 PWM调制器该调制器实际上是把空间矢量调制概念扩展到三电平逆变器。其基本原理是三电平PWM调制器使用两个参考波认Ur1和Ur2,但只使用一个三角波。它以一种优化方式确定每一次开关时刻。 产生的谐波尽可能的小,使用尽可能低的开关频率以最小化开关损耗;可将零序成分加到每一个参考波里以便最大化基波电压。作为一个附加的自由度,参考波与三角波的相对位置可改变,这可以用于直流环节中点的电流平衡。 http://www.yuyin.sh.cn/物料输送机技术整理发布。



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