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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

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