基于空间电压矢量法的风机变频调速系统的设计.pdf

文章编号10032079420040520013203 基于空间电压矢量法的风机变频调速系统的设计 刘丽俊1 ,2,赵明伟1 1. 徐州师范大学,江苏 徐州221011; 2.中国矿业大学,江苏 徐州221008 摘要为了消除风机调速中的谐波分量,提出了一种新型的风机调速系统。该系统主电路 采用三电平PWM变频器,以16位单片机8098为核心组成数字控制系统,并采用空间电压矢量法 的控制方法。该系统用于风机,可获得良好的调速特性。 关键词风机调速;三电平PWM变频器;空间电压矢量 中图号 TH43文献标识码 A 1 引言 目前在风机运行中应用变频调速不仅节电效果 显著,而且对于满足生产工艺的要求,保证产品质量 起到重要作用,经济效益十分显著。但传统的变频 技术也存在不足,尽管其输出电压和电流中基波占 有主要成分,但仍存在一系列高次谐波分量。它对 感应电动机的运行性能产生显著影响,会使电机损 耗增加、 效率降低,产生严重噪声污染,而PWM控制 系统采用模块式结构。人机交互界面设计,主 要功能模块有 1基本信息系统 各职能部门以基本库信息为基底对所有信息进 行修改和更新,以备查询。 2信息查询系统 查询系统是效率提高的标志,通过查询完成信 息共享,包括简单查询、 条件查询和空间查询3个子 模块。 3统计分析系统 可对所选区域或所选部门的某一考核指标进行 统计。统计结果可采用曲线、 柱状图、 比例分布等直 观方式表现出来,为领导决策提供帮助。 4打印输出 方便地输出各种报表,用来存档和上报。 5系统维护 包括文件管理和安全密级设定及授权设定等; 对整个系统进行维护、 更新和管理。 6网络功能 软件设计基于网络平台,各职能部门和各科室 互通有无,信息传递便捷迅速。并通过INETNET网 络实现网上资源共享,真正实现网络远程办公。 6 结语 本系统结合实际机电管理需要,采用软件工程 方法进行设计,实现了基本信息、 属性数据、 管理信 息一体化网络管理,能实现网络办公。做到 “不是科 长,都是科长” 。 参考文献 [1][美]Rob Krumm.轻松学Ado编程[M].北京电子工业出版社, 1999. [2]刘圣才,李春葆.Visual basic程序设计导学[M].北京清华大学出 版社,2000. [3]徐进,姜世锋. SQL server2000 programmer’s Guide编程员指南[M]. 北京希望电子出版社,1997. 作者简介崔建明1969 - ,山东泰安人,1993年毕业于原山东 矿业学院工业电器与自动化专业后一直留校任教,长期从事煤矿机 电和计算机控制方面的教学与科研工作,开发过同步电动机同步励 磁控制器、 提升机双线控制器等产品,发表论文10余篇. 收稿日期2004202217 Design and implementation of machine and electric ination for coal mine based on WEB date base CUI Jian2ming , WANG Cheng2yi College of Ination Science and Engineering of Shandong Science and Technology University ,Tai’an 271019 ,China Abstract This paper introduces the design and implementation of machine and electric ination for coalmine , using ASP net design software and SQL server 2000 date base software and visual basic software , and ADO technique. The date base is constructed with the date of the ination of manager and equipment speciality based on the ination of ma2 chine and electric and of transporting and distributing electricity. The function of the resource shareware with all worker staff and work on net is carried out with auxiliaryfunction such as ination storing , printing , inquring , managing , an2 alyzing , and ination transporting on internet. Key words ASP Active Server Pages ; SQL server2000 ;Visual Basic ; ination manages for machine and electric 31 2004年第5期 煤 矿 机 械 模式的优化就可以消除谐波分量。本文提出一种采 用电压空间矢量法的三电平PWM风机变频调速系 统,下面将具体讨论系统的设计。 2 系统主电路的设计 三电平PWM变频器,采用12只可关断功率器 件与箝位二极管等组成带中点箝位的逆变电路如图 1所示,又称为中心点箝位变频器。图中整流电路 采用二极管整流方式,功率器件采用高压IG BT。 图1 三电平PWM变频器的拓扑结构 Fig. 1 Structure chart of three-level PWM transducer 图1所示的三电平变频器中,设UT1UT4代表 某相中4个IG BT器件的通态、 压降,只要变换4个 IG BT的不同通断状态,就可以在输出端获得3种不 同的输出电压Ep,0 , -Ep 见表 1 。 表1 三电平变频器的输出电压组合 Tab. 1 Output voltage combination of three-level PWM transducer UT1UT2UT3UT4输出电压状态代号 ONONOFFOFFEpP OFFONOFFOFF00 OFFOFFONON-EpN 由此可见,三相的三电平变频器输出的空间矢 量可以用3 3 27 ,其中8种重复的去掉,实际是19 种包括1个零矢量,所对应的空间电压矢量图如图 2所示。 图2 三电平电压组合空间矢量图 Fig. 2 Spacevector chart of three-level output voltage combination 3 系统控制电路的设计 控制系统的结构如图3所示。采用16位单片 机8098为控制核心组成数字控制系统。 4 空间电压矢量PWM的实现方法 为了减少输出电压的谐波,使逆变器三相输出 电压矢量等于给定电压矢量的值。采用三电平逆变 器的空间电压矢量控制。将空间电压矢量图分成6 个60 大区间,在每一个60 大区间中,又分成4个三 角形小区域,在这个区域中,采用最近三矢量的合成 法则。以图4的矢量图为例,将电压空间矢量V处 于区域3时,可以将V通过V1,V3和V4表示,三者 的时间长度分别为ta,tb和tc,由下式得出 tstatbtc tsVtaV1tbV3tcV4 解上边方程求解三角形3个顶点的作用时间,就是 采用空间电压矢量PWM的算法。 图3 控制系统结构图 Fig. 3 Control system’s structure chart 图4 在0～60 范围内的电压矢量图 Fig. 4 Voltage vector diagram in the range of 0～60 5 结语 采用三电平变流器的结构,逆变桥输出电压中 电平的个数增加,易于实现谐波的相互补偿,减少交 流侧电流的谐波。该系统用于风机,可获得良好的 调速特性,具有谐波分量低、 低频特性好、 稳定性高 等优点。 41 基于空间电压矢量法的风机变频调速系统的设计 刘丽俊,等 2004年第5期 文章编号10032079420040520015203 井下采掘设备履带行走机构减小运行阻力的设计 王鸿雁 煤炭科学研究总院 太原分院,山西 太原030006 摘要井下采掘设备履带行走机构具有多处摩擦副和啮合副,设计不合理会造成大的运行 阻力,分析了履带行走机构各环节运行阻力的形成,提出了履带行走机构设计中减小运行阻力的方 法。 关键词履带行走;运行阻力;设计 中图号 TD421文献标识码 A 1 引言 井下工作区环境制约了采掘设备的体积,而工 作强度大又需要采掘设备具有足够的动力。井下采 掘设备的设计原则是尽可能减少无用功的消耗,使 有限的动力发挥最大的功效。履带行走机构具有多 处摩擦副、 啮合副,使运行阻力非常大,效率低。需 要在设计中合理地确定履带行走机构各种参数,尽 可能完善结构设计,以减小履带行走机构的运行阻 力。 2 运行阻力分析 井下采掘设备履带行走机构的结构形式如图1 所示。 图1 履带行走机构示意图 Fig. 1 Crawler unit structure 11 导向轮 21 驱动轮 31 履带 41 机架 履带行走机构的运行阻力分为内阻力和外阻力 两部分。 2. 1 内阻力 1履带与驱动轮啮合为开式传动,锻造或铸造 的履带板加工精度都不高,所以,啮合效率不高。 2驱动轮、 导向轮和衬套的摩擦阻力是由履带 张力造成的。后轮为驱动轮时见图2a ,履带在 点1处为驱动张力,点2、3、4处为初张力。前轮为 驱动轮时见图2b ,履带在点1、2、3处为驱动张 力,点4处为初张力。所以,驱动轮和导向轮的轴颈 摩擦阻力,前轮驱动比后轮驱动大。 3履带在绕入、 绕出驱动轮和导向轮时,履带 板间铰接相对转动造成摩擦阻力,这一摩擦力也与 履带张力有关。驱动轮和导向轮转一周时,在1、2、 3、4各点各有数节履带板绕入或绕出,后轮为驱动 轮时,履带1处为驱动张力,履带板铰接间的摩擦阻 力大,点2、3、4处为初张力,履带板铰接间的摩擦阻 力小。前轮为驱动轮时,履带1、2、3处为驱动张力, 履带板铰接间的摩擦阻力大,只有点4处为初张力, 参考文献 [1]张燕宾.变频调速应用实践[M].北京机械工业出版社,2000. [2]陈伯时,陈敏讯,等.交流调速系统[M].北京机械工业出版社, 1998. [3]胡崇岳.现代交流调速[M].北京机械工业出版社,1998. [4]杨燕,林中岳.风机水泵负载SPWM变流调速系统的研究[J ].广 西大学学报,2000 ,6 3 - 5. [5]薄保中,苏彦民.三电平逆变器的分析与控制[J ].电气传动, 2001 ,2 11 - 13. 作者简介刘丽俊1977 - ,江苏徐州人,徐州师范大学工学院 电气系教师,现在中国矿业大学信电学院攻读硕士研究生,研究方 向现代交流调速理论研究及控制方法. Tel 0516 - 7800702 ,E-mail xznu-llj . 收稿日期2004202218 The design of frequency conversion timing system based on the of space electric voltage vector for fan LIULi-jun1 ,2,ZHAO Ming- wei1 1. Xuzhou Normal University ,Xuzhou 221011 ,China; 2. China University of Mining and Technology ,Xuzhou 221008 ,China AbstractFor the sake of eliminating the harmonic ,this paper bringsforward a new timing systemfor fan. The device us2 es three - level PWM transducer as the main electric circuit of the system , 16 bits CPU 8098 as the the core of the digital control system. It adopts the of space electric voltage vector as the control measure. It may gain the better timing characteristic when being applied to the fan. Key wordstiming of fan; three - level PWM transducer; space electric voltage vector 51 2004年第5期 煤 矿 机 械