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1.1 国内外采煤机控制系统发展现状1

1 引言1

1.2　交流变频调速系统3

1.2.1　变频调速的矢量控制3

1.2.2　恒转矩特性6

1.2.3　恒功率调速方式8

1.3　开关磁阻调速方式8

1.3.1　开关磁阻电机的特点9

1.3.2　开关磁阻电机的控制方式10

1.4　采煤机的制动运行11

1.5 电牵引采煤机控制系统概述13

1.5.1 电牵引采煤机控制系统面临的问题13

1.5.2 电磁调速电牵引采煤机控制系统的特点14

2.1　概述17

2　电磁调速电动机工作原理17

2.2 电磁调速电动机的结构与原理18

2.3 电磁调速电动机的机械特性21

2.3.1　自然机械特性22

2.3.2　人工机械特性23

2.3.3　电磁调速电动机的调整精度24

2.4　电磁调速电动机的传递效率25

2.5 电磁调速电动机的应用26

2.5.1 电磁调速电动机性能的改进26

2.5.2　电磁调速电动机的应用27

3　电磁调速电牵引采煤机控制方式的确定30

3.1　采煤机稳定运行条件30

3.2　采煤机的牵引34

3.3.1　负载特性36

3.3　采煤机的负载特性与调速方式分析36

3.3.2 电磁调速电牵引采煤机调速的几个关键因素37

3.3.3　采煤机常用的调速方式42

3.4 电磁调速电牵引采煤机调速方式的讨论44

3.4.1　电磁转矩的调整44

3.4.2　最大转矩保护46

3.5 变转矩－最大转矩保护调速控制方式46

3.5.1　速度对采煤机效率的影响46

3.5.2　速度反馈的作用47

3.5.3　电磁调速电牵引采煤机的控制方式48

3.6　本章小结49

4　电磁调速电牵引采煤机控制系统的数学模型50

4.1 电磁调速电牵引采煤机对控制系统的要求50

4.2.1　励磁回路的微分方程51

4.2　系统的微分方程51

4.2.2　单一速度反馈系统的微分方程55

4.2.3　负载转矩不变时的微分方程57

4.3　微分方程的线性分析59

4.3.1　励磁回路60

4.3.2　电力拖动运动方程60

4.4　系统的传递函数62

4.4.1　各环节的传递函数62

4.4.2　系统的闭环传递函数65

4.4.3　闭环系统的特征方程69

4.4.4　系统的开环传递函数69

4.5　本章小结70

5.1 电磁调速电动机开环传递函数的频域分析72

5　电磁调速电牵引采煤机控制系统的设计72

5.1.1 电磁调速电动机部分的传递函数73

5.1.2　传递函数结构图73

5.1.3　参数的计算74

5.1.4 电磁调速电动机的开环传递函数频域特性76

5.2 电流环的设计78

5.2.1 电流环的结构及预期开环对数频率特性78

5.2.2　电流环与开环放大倍数和动态性能指标的关系81

5.3　速度环的设计82

5.3.1 电流调节器的等效传递函数82

5.3.2　速度调节器的设计及预期开环对数频率特性84

5.3.3　速度环的参数与动态性能指标关系86

5.3.4　速度环开环传递函数的频域特性88

5.4　采样系统的确定90

5.4.1　采样频率的确定91

5.4.2　采样信号的处理92

5.4.3　信号的恢复93

5.5 系统的稳定性分析94

5.6　本章小结96

6　电磁调速电牵引采煤机的制动运行98

6.1　制动运行的分析98

6.1.1　采煤机制动运行的特点98

6.1.2　采煤机下行与制动力的关系100

6.1.3　制动运行过程的分析101

6.2　制动转矩的产生103

6.2.1　变转矩对负载变化的适应104

6.2.2 电磁调速电动机产生制动转矩的条件105

6.3　制动运行的调节过程109

6.2.3　运行状态转换的判据109

6.4　本章小结114

7　电磁调速电牵引采煤机控制系统的实现115

7.1 控制用PLC的选择115

7.2　速度和电流信号的采集116

7.2.1 电流信号的采集与处理116

7.2.2　速度信号的采集与处理117

7.3　速度、电流双闭环调节功能的实现118

7.3.1　PI调节器的计算机处理方式119

7.3.2　电流环参数的整定120

7.3.3　速度环参数的整定120

7.3.4　控制系统的完成121

7.3.5　控制系统的启动过程124

7.4.1 电动运行与制动运行的转换127

7.4 电磁调速电牵引采煤机的制动运行127

7.4.2　手动制动和自动制动130

7.5 双电磁调速电动机的转矩平衡131

7.6　电磁调速电牵引采煤机的试验133

7.6.1 电磁调速电牵引采煤机试验台133

7.6.2 电磁调速电牵引采煤机控制系统的试验134

7.7　本章小结140

8　电磁调速电牵引采煤机控制系统的应用142

8.1　缓倾斜工作面的使用142

8.2　大倾角工作面的使用145

8.3　机载高压喷雾降尘及调高的使用147

9　结语与展望149

参考文献152