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電力傳動技術范文1
中圖分類號：TD63+3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0329-01
1 前言
煤礦生產安全受全國之關注，煤礦事故頻發，中央樁關領導特別重視，相關部委下發文件，推廣《數字化瓦斯監控系統》。煤礦安全不僅僅是瓦斯，只不過于瓦斯事故比較起來，其他設備事故顯得較小，但也不容忽視。礦井提升機電力拖動交流電控系統主要技術特點是對稱硅過電壓吸收器和適用于頻繁起動的專用真空接觸器。
近幾年煤礦事故不斷發生，提升機電控失控造成全速過卷事故也時有發生，給煤礦安全生產造成巨大損失。為此國家列出專項，重點創新項目煤礦提升機電力傳動交流全數字控制系統。
2 國內現狀
我國煤礦提升機電力傳動控制系統，在20世紀80年代中期之前全部采用傳統的仿蘇式裝備，技術水平低，性能落后，“七五”到“九五”期間，一些科研單位對提升機交流傳動系統中的組成單元進行研制創新，先后開發了TGZH3-250/6型高壓真空換向柜，TDZK-600/1140型電動機轉子調速柜，1989年中南煤炭機電研究所展開采用可控硅開關原理應用于調速電路中，采用PLC作主控設備的研制，1993年在我國煤炭生產中得到了應用，對煤礦安全生產起到了良好的作用。
在七五期間，國家明令淘汰五十年代初期生產的CG5―150/6型空氣換向器，至今已30年之久，我國有些煤礦還在使用。造成之一原因是替代產品高壓真空換向器在頻繁的工作中產生有過電壓直接危害礦井提升機電動機的安全。
近幾年真空接觸器的觸頭材質配方有所改變。很多廠家認為截流參數變小，采用真空接觸器配合電容和電阻或壓敏電阻就能保證提升機的安全，所以有很多生產高壓真空換向柜的廠家，這些產品采用市售真空接觸器和壓敏電阻等是造成燒壞電機的主要原因。礦井提升以較高的速度往復運行的，在一定的距離內，完成上升與下降的任務。必須具備良好的機械性能，在此基礎上，為確保提升機能夠達到高效、安全，可靠地連續工作，還應該具有良好的電氣控制設備和完善的保護裝置閉?？紤]上述分析的關于礦井提升機的工作特點的基礎上，安全可靠、運行高效目定位準確的能力對于礦井提升機的電力拖動系統具有很大的幫助，這樣才能有效地滿足礦井提升工藝過程的需要。目前正在應用的礦山電力拖動系統方案有交流電動機轉子串電阻調速、晶閘管供電的直流電動機調速、晶閘管交一交變頻同步電動機矢量控制方案、交流電動機雙PWM交一直一交直接轉矩控制系統等。
3 系統技術特點
交流全數字控制系統是在以往多項科研成果、科技攻關、國家專利的基礎上，進行技術綜合和創新提高，推出一種集高壓真空轉換柜、電動機轉子真空柜或可控硅調速柜，主控、制作等操作功能的全數字話及自動監測、多種安全保護齊全的控制系統。擁有獨立的自主知識產權。
（1）主執行機構： 型高壓真空轉換柜，采用專利技術，河南省重點技術創新項目往復式真空接觸器，可根據電壓等級的不同應用于6KV、10KV、3.6KV等不同場合，操作過電壓的概率為0.02%，徹底解決了由于頻繁的操作引起的過電壓損壞電機和事故的發生。
（2）調速機構：TGZK-600/1140型轉子真空柜、TSCR-3500/3500型轉子可控硅柜，該產品在實際工作中性能穩定可靠，真空接觸器分合閘速度快、特性好，系統控制電壓選配合適，故障率很小?？煽毓杞粨Q開關的應用也是一項成熟技術，關鍵是選配可控的配對誤差，為實現斬波調速控制轉子電阻打下基礎。
（3）電源供給機構：TGZK-600/10型高壓真空開關柜，配裝GN28-630/10型真空斷路器和CD11型操作機構組成，具備電壓、電流環節保護，實現高壓停電閉鎖，檢修斷電安全保護。
（4）主控機構：過去的繼電器邏輯電路由軟件實現，運行參數可用程序設定，系統可實現手動和自動控制。具有多項運行圖形顯示和齊全的保護功能。系統采用了高性能的PLC模塊化結構，主要包括主控系統、檢測監控系統、上位機監視系統。
4 選擇高壓真空換向柜的條件
（1）我國煤礦生產90%為交流電機拖動礦井，提井機工作，在電控系統中，效能的執行者是換向控制柜，它直接控制提升機的上升和下降，是煤礦企業生產設備中的重中之重。本文結合煤礦安全生產，和目前多家煤礦使用相關產品存在的問題提出建議，供今后選用產品時比較。
（2）高壓真空換向柜依據提升及所需電控情況而定。有配動力制動和低頻制動之分，內設有專用的換向真空接觸器和電氣與機械閉鎖裝置。
（3）過電壓吸收裝置很關鍵，前文簡單的描述了過電壓的機理于相關條件，證明了開關截流不是控制操作過電壓的有襯條件。
（4）阻容過電壓吸收式不能全過程對真空換向時的操作過電壓起到保護作用，因為它與開關和電機串聯后梅成一個整體，滿陣耦合相互作用，有時很容易形成電流等值。
（5）每種型號的真空換向柜應有相對應的國家測試機構過電壓的測試報告，科學技術鑒定證書等。
5 系統控制理論
提升機控制系統的穩定和控制特性的好壞，與電機的特性、干擾信號的形式和幅值，控制方案以及控制規律有關。所以在控制方案設計合理、設備安裝正確的前提下，這個控制系統的質量就取決于控制器的選型和PID參數的整定。
（1）具有比例作用的控制器，具有3種控制的優點：比例作用的特點是控制器的輸出和偏差大小成比例；控制作用及時，積分作用特點是能夠消除余差；微分作用特點是控制器的輸出與偏差的變化速度成正比，有超前作用，能有效地克服控制對象的容量滯后，三作用控制器的功能較為完善，在提升機全數字系統中將發揮他的優良作用。
（2）提升速度V=KP/T，每個脈沖代表的距離為K，時間間隔為T，提升距離H=KN，計數脈沖為N，脈沖差值P。在相等的時間內讀取脈沖數值，除以間隔時間，從而得出速度。
6 抗干擾措施
該系統本身以適應惡劣的工業應用環境，有較高的抗干擾能力，內部有信號調節和濾波，有良好的抗電子噪聲干擾能力，CPU單元及每個I/O單元中，已具有電源多重濾波。系統電路中加裝穩壓電源提高系統的供電質量外，又加裝了電源隔離裝置，頻率信號用屏蔽線輸送，抗干擾端子和主機大地端子接地，軟件系統采用數字濾波，輸入、輸出電源采用抗干擾能力強的開關電源等措施。
7 結語
煤礦的安全生產，礦井提升機運輸為重中之重。由于我國礦井提升機電控生產廠家之多，真空換向柜被國家列為CG5空氣換向器的替代產品。產品型號繁雜，多數產品屬無證產品，更不可能有國家相關的測試證書、鑒定證書，給很多使用單位造成電機損壞，影響礦井的提升和安全。煤礦提升機電力傳動交流全數字控制系統是以多項科研成果的基礎上進行技術綜合和創新推出的一種全數字及自動監測、圖形顯示、多種保護齊全的控制系統。其中 TGZH3 - 250/6 系列；TGZK - 600/1140 系列；TDPC - G 型可編程控制柜已廣泛應用于國內各大煤礦。
參考文獻：
[1] 葛立臣.煤礦提升機的電力拖動與控制系統[J].科技與企業，2011，（16）.
電力傳動技術范文2
【關鍵詞】SCM；生產計劃與控制系統；模型
Research electricity production plan is automatically communicated SCM Control System
Song Yu-long
（Kun Hebei Branch of Power Engineering Co.， Ltd Handan Hebei 056003）
【Abstract】SCM application of electricity production system is very extensive， we are now carrying out work to promote production planning and control system， how the system and SCM docking， it would have to be addressed. Through analysis and discussion of the SCM model， a clear implementation of the principles of production planning in SCM， and thus the success of solving the technical problem production plan communicated to the SCM control terminal.
【Key words】SCM；Production planning and control system；Model
1. 引言
SCM系統是指將CPU和RAM以及其他必要的原件燒制在一塊芯片中的信息化系統。SCM是上世紀80年代以來一直被廣泛應用于機械自動化控制領域中的核心技術之一。SCM可以與任何電控系統結合，對電力、壓氣、液壓、信號等多種系統進行全面的控制。目前，電力生產系統中，從信號的監測到設備的遠控，SCM系統都得到了非常廣泛的應用。
2. 控制系統簡介
（1）目前的電力系統中，所有的SCM系統基本實現了聯網、互鎖以及遠控，最近幾年，我們又在致力研究ERP系統與SCM的監控系統之間的對接，也就是如何讓ERP系統之中的生產計劃，直接被SCM系統執行，這是管理自動化的一個典型要求。我們在星戰等科幻片中，總能看到一個科幻色彩很濃厚的中控室，在那個中控室中，一臺電腦能控制所有的相關系統，兼顧通訊、監測、遠控、計劃、決策等多種功能。
圖1 SCM的基本結構
（2）而現在，我們已經在電力生產單位的總調度臺上，基本實現這樣一個全功能的調度主機。這個主機可以看到整個電力系統中的全部數據，控制電力系統中幾乎每一個閥門和開關。在ERP中的生產計劃系統與SCM對接后，這臺電腦就可以根據我們的生產計劃對系統進行全自動的控制?；蛘哒f，第一代的中遠控技術，讓我們可以使用一臺電腦對整個系統實施監測和控制，而在這一代的中遠控技術中，我們可以通過電腦縝密和快速的分析功能，對決策層下達的操作目標進行分解，進而讓SCM 分別執行。
3. SCM 簡介
（1）SCM的基本工作原理是由POWER模塊提供一個電源和一個接地，由CLOCK模塊提供一個時鐘脈沖，然后由ROM提供一個只讀的操作軟件，系統的運行數據被存儲在FLASH模塊中，而我們可以通過KEY-B模塊對SCM的操作進行一些中斷干預，SCM的運行狀態信息顯示在LED-B或者LCD上。SCM的主要工作有兩點，一點是向SCM控制的設備發送操作指令，一點是從SCM連接的探頭中讀取數據，這兩點功能是由D-FORMAT模塊來實現的。而我們如果要對SCM實行遠控，就要將網線或者無線網絡連接到SCM，那么I-CARD模塊，就可以幫我們實現這個功能（SCM的基本結構見圖1）。
（2）除SEEDSCM等少數SCM產品安裝了通用操作系統之外，絕大多數SCM產品是裸機狀態，我們可以直接編寫相應的機器語言讓SCM執行，而不用考慮操作系統的兼容性以及操作系統的封裝功能。而安裝了SCM操作系統的SCM產品，多半是總線較寬的SCM產品，SEED的一款SCM產品數據總線達到64位，CPU核心達到4個，運行內存達到了2GB，可以說超過了市面上較多平板電腦的功能。在這復雜的一款SCM產品中，我們如果對每個硬件進行逐一操作，顯然會大幅度增加編程工作量。于是，我們可以利用操作系統的驅動功能，像編寫PC程序一樣，直接對該SCM產品進行高級編程。
圖2 SCM系統的聯合作業
4. SCM之間的聯合作業
（1）因為我們使用SCM，最注重的是SCM作業的穩定性。因為SCM的軟件是燒寫在ROM中的，所以不會被病毒程序入侵和破壞，所以SCM系統對機械的控制，是最為穩定的。但是，也正式因為SCM系統的小巧和最小權責問題，導致SCM系統較為簡單，目前世面上的SCM產品以8位SCM和16位SCM居多。所以，為了讓SCM承擔更加復雜的任務，我們往往將一個具體的任務劃分成若干個不同的小塊，然后讓多個SCM相互獨立的去分擔這些模塊的任務（SCM系統的聯合作業見圖2）。
（2）比如，我們一般用四個SCM模塊來完成對一個開關的控制，監測模塊來監測開關的運行狀態，合閘模塊來對開關進行倒閘操作，存儲模塊用來存儲相應的數據并且負責控制開關面板對這些數據進行顯示，網絡模塊用來控制開關的對外數據接口的數據傳輸。如果使用8051來實現這一功能，那么這四個模塊必須將其中一個8位讀寫總線設計劃分成4位地址總線和4位控制總線，一個8位讀寫總線設計成數據總線，然后就可以實現這四個SCM 的交流。
（3）監測模塊負責將數據整理器收集的傳感器信息發送給存儲/ 顯示模塊，合閘模塊負責根據存儲/ 顯示模塊發來的指令進行倒閘操作，網絡模塊負責收發外網數據，根據外網的需求向外網必要的開關狀態信息，而存儲顯示系統負責對全部的信息進行匯總統計，并向總線控制指令和必要的反饋信息。這一個采用了4SCM系統的機器，還存在一個功能，就是相互喚醒和重置的功能，如果其中一臺SCM運行不健康，那么其他的SCM可以對其實行RESET，以獲得其比較健康的運行狀態。
5. 生產計劃控制SCM 的要點
（1）因為生產計劃的統觀性，而目前的SCM系統只會識別啟動、停止、閉鎖等簡單的信號，這也就導致生產計劃必須經過分解才可以被SCM系統識別和執行。我們也就需要一個設備，來分解這一指令。舉例來說，如果我們下達一個冷卻水回水溫度不能高于55攝氏度的生產計劃，那么，系統就會將這一計劃進行分解，繼而將散熱塔風扇的控制系統、散熱塔淋水閥片的控制系統、冷卻水打水泵和回水泵的控制系統參數都加以修改，如果回水溫度高于指定值，我們的系統會根據我們設置的優先狀態，對冷卻系統進行調整。對于優先狀態的解讀上，我們的ERP系統也可以下達最高啟用的散熱塔數量，散熱塔淋水水量控制指標等要求，如果要求的數據在理論上可以執行，系統會自動分析執行方案，由總調度進行授權確認后，系統就可以執行，如果系統無法得出可執行方案，那就會拒絕這一指標要求的修改。目前因為SCM控制系統不完全是由SCM來完成的，在DB系統，IIS系統等計算量較大的系統的實現上，我們都是采用的機架式的工控機或者服務器來實現，而ERP系統向SCM系統下達任務計劃的時候，以及SCM系統在分解任務計劃的時候，都是在這些工控機和服務器中完成的，這基本上并不影響SCM系統的原有硬件架構。
（2）在SCM的軟件實現中，特別是在存儲模塊的軟件實現中，我們必須增加一組功能，也就是時鐘同步、任務計劃及觸發。因為以往的SCM的觸發方式多數為中斷式觸發，也就是在檢測端出現異常數據的時候，或者的合閘端的KEY-B輸入指令的時候，或者是在網絡端接收到動作指令的時候，系統才會出現斷路或者其他倒閘操作?，F在，我們如果要根據既定的任務模式來進行操作，就必須做到在時間到達某一個點時，觸發這個操作。這個時間順序控制的功能，我們可以設計一個新的硬件模塊來實現，也可以在服務器端直接分解，也可以讓存儲模塊直接實現。因為添加新的硬件可能會造成原有模塊的報廢，服務器端的分解方式，因為牽扯到PC系統的不穩定性，所以也不建議采用，這里重點討論的是在存儲模塊添加功能的方式來實現這一功能。因為如果是在存儲模塊直接實現這一功能，我們只需要更換其中一片ROM 就可以實現了。
（3）時鐘同步是在系統原有的時鐘模塊上，根據網絡模塊接收的周期性時鐘確認信息，對系統的時鐘信息進行確認。也就是說，我們需要通過這一功能讓所有的系統時鐘處于同一個值，這樣我們才可以實現任務的分解。任務計劃是在FLASH中開辟一塊區域，存儲一段時間以內的時序指令，當系統時鐘到達這一時序點時，這個指令會被自動觸發。當時鐘同步和計劃任務觸發程序被重新燒寫入這一系統時，這一系統就完全可以執行從SCM的中央控制端發來的指令了。
6. 結束語
SCM系統是工業控制的最基礎系統，因為有了SCM的存在，工業自動化才可以成為現實。在電力生產的領域，我們通過對SCM的不斷延伸開發，使得電力生產自動化的推進工作得以有條不紊的進行。也將SCM的潛力做盡可能深入的發掘。
參考文獻
[1] 徐超. 單片機在平臺控制系統中的應用[D]. 哈爾濱工程大學碩士，2011-05-30.
電力傳動技術范文3
【關鍵詞】電力機車；牽引傳動系統；發展
隨著社會的進步和經濟水平的提高，對軌道車輛的運輸能力提出了更高的要求。軌道車輛的牽引傳動技術是軌道車輛的核心技術之一，是保證與提升軌道車輛的技術性能的重要基礎。牽引傳動技術的發展，推進了軌道車輛的技術總體進步。擁有先進、可靠的牽引傳動技術已經成為衡量一個國家的軌道車輛技術水平的重要標志之一。
一、軌道車輛牽引傳動系統的簡介
軌道車輛的牽引傳動系統的基本任務是通過電能和機械能的相互轉換，對轉動裝置進行調速或位置控制。牽引傳動技術的發展目的在于改善軌道車輛的牽引和制動性能，提高整個車輛系統工作可靠性和能源使用效率，降低能耗，盡量避免對電網的污染，有效的降低運行成本，滿足運營需求。
根據采用的驅動電機，牽引傳動系統可分為采用直流牽引電動機的直流傳動和采用交流牽引電動機的交流傳送。直流牽引電動機的轉速易于控制，調節過程平緩，在變速傳動領域得到了較為廣泛的應用。但是，機械換向器和電刷等的存在，結構比較復雜，極大程度地限制了直流電動機調速控制技術的發展，實現高性能、寬范圍的調速控制的難度很高。電力電子器件、微電子處理器以及相關控制理論的發展，脈沖寬度調制技術（PWM）、矢量控制技術、直接轉矩控制技術等一系列關鍵技術突破，促進了交流電動機在軌道車輛上的得到了推廣應用。與傳統的交-直流傳動相比，交流傳動技術具有以下優勢：
（1）交流傳動軌道列車的牽引功率比較高，目前輪周功率最大可達1600kw～1800kW，制動功率可以達到額定牽引功率的水平，粘著系數為0.35～0.45，恒功率范圍寬，能夠很好的適應于高速、重載等困難牽引要求。
（2）四象限脈沖整流技術的采用，大大提高了電網側的的功率因數，有效的減少接觸網電流，提高資源利用效能，實現軌道車輛系統的綠色低碳化。
（3）交流傳動軌道車輛無換向器，結構簡單，重量輕，維修保養也比較方便，維護維修費用不到相控軌道車輛的一半，運用成本也降低了30%。
（4）交流傳動系統減少諧波含量，等效干擾電流Jp值僅為2A，很大程度的減少了對通信信號的電磁干擾。
二、軌道車輛牽引傳動系統的發展
牽引傳動技術的發展與電力電子器件的進步密切相關。每當新一代電力電子器件的誕生，牽引傳動技術往往都會掀起一場革命浪潮。
自從20世紀60年代器，電子開關器件得到了迅速的發展，由晶體管（SCR）、電力晶體管（GRT）、晶閘管（GTO）、集成門極換流晶閘管（IGCT）到絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。提高了電子開關的工作電壓、電流以及關斷頻率，降低了功耗，促進了牽引傳動系統的發展。
在70年代末期之前，牽引傳動系統主要采用快速晶閘管。但是晶閘管存在著明顯的缺點，主要體現在：（1）關斷增益比較大，普遍在3～5之間，門極關斷電流大，門極驅動電路復雜，驅動功率也比較高。（2）需要非常繁雜的開關吸收電路。（3）開關頻率比較低，只有200Hz～300Hz。這就導致了變流機組的結構復雜，效率低下，可靠性較差，維修難度也比較高。
由于晶閘管的以上缺點，可以通過兩種創新途徑進行改良。第一種是結構改進和工藝創新，制做出了集成門極換流晶閘管。集成門極換流晶閘管的性價比很高，可靠性也比較好，采用了強驅動的門極控制技術，顯著的提高了晶閘管的性能，也取消了開關吸收電路，簡化了結構；加入了緩沖層，把原先的陽極短路結構變為比較薄的透明發射極，減少了硅片厚度，也減少了通態、動態功耗和開關損耗。第二種是混合集成技術，可以把多種不同的器件相結合，相互彌補，獲得具有優異綜合性能的新器件。絕緣柵雙極晶體管是將場效應管和雙極型三極管混合集成，進而獲得高達幾十千赫茲的開關頻率，避免了二次擊穿問題，也不需要吸收電流，具有電流飽和性等優點。
隨著各種高性能電力電子器件的誕生，上世紀80年代中后期，集成門極換流晶閘管應用于大功率交流傳動軌道列車，使得車輛的綜合性能得到了很大程度的提高。進入上世紀90年代，中高壓絕緣柵雙極晶體管的問世，使得變流傳動機組又得到了更新換代。自2002年起，絕緣柵雙極晶體管應用在輕型以及重型城市郊區軌道車輛的牽引傳動系統中，之后又在大功率電力機車得到了廣泛應用。各種大功率電力電子器件及先進的控制技術出現，確立了現代交流傳動技術的優勢，使軌道車輛電傳動技術發生了根本變革，由直流傳動向交流傳動轉變。
三、結束語
軌道車輛以其客流量大、節能、綠色環保等特點，是各大中型城市的交通問題有效解決措施。隨著我國經濟水平的增長和城市化進程的日益加快，軌道車輛的技術研究與應用前景日益廣闊。為了滿足市場的需求，跟上世界牽引傳動技術的發展趨勢，需要我們結合現狀，并進行進一步研究開發，輻射到電氣自動化、節能環保等領域，研發出具有自主知識產權的國產高性能牽引傳動系統。
參考文獻
[1]劉敏杰，王志平.城市軌道車輛直線電機牽引控制系統[J].廣東自動化與信息工程，2006，27（1）：1-3，43.
[2]陶生桂，崔俊國.城市軌道車輛電力傳動系統及其控制的發展[J].電力機車技術，2001，24（3）：6-9.
電力傳動技術范文4
關鍵字：電氣傳動；現狀；發展
Abstract: electrical transmission is a key part of motor, motor performance, structure, control, motor speed control is the objects of the unceasing study and exploration. Through several decades of research, motor control has achieved the automation, with information technology, intelligent technology advance; electrical transmission technology is facing a technology revolution. This article will focus on the development of electric drive for more detailed discussion.
Key words: electric drive; present situation; development
中圖分類號：TS736+.1 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-
一、電氣傳動的定義及優勢
1、電氣傳動，是通過電動機可以把電能轉換成機械能，因而可以帶動各種不同類型的生產機械，還有交通車輛，包括生活中需要運動的各種物品。人類勞動需要掌握各種機械的幫助，包括推動機械的原動力。
2、電氣傳動優點
（1）電機的效率高，運轉比較經濟；
（2）電能的傳輸和分配比較方便；
（3）電能容易控制，
因此現在電氣傳動已經成為絕大部分機械的傳動方式，成為工業化的重要基礎。傳動方式的一種，有機械式如搖臂之類，有壓力如液壓傳動，而通過控制電機來傳動的方式就是電氣傳動。
二、電氣傳動技術發展
電氣傳動關鍵部件是電動機,電動機的性能、結構、控制方式、電動機轉速的控制是人們在不斷研究和探索的對象。通過幾十年的研究,電動機的控制已經實現了自動化,隨著信息化、智能化技術的推進,電氣傳動技術正面臨著一場技術的革命。把微電子技術、電力電子技術、傳感技術融入到電氣傳動的領域,這三者構成“大電子體系”,只有這樣的大電子體系,才能帶動、改造傳動產業升級換代。這樣的融入把物料流、能源流、信息流三者匯流在一起,形成當代的智能化、信息化傳動系統。
（―）數據控制和數據通訊成為現代電氣傳動控制的主要措施
機械控制是最早的自動控制手段，之后才逐步有了電氣控制和電子控制。其中，電子控制在近代的電氣傳動控制手段中，占的比例很大，所謂電子控制方法主要包括模擬控制和數字控制兩種。從上世紀70年代起，耗電少、體積小、成本低、可靠性高、速度快、功能強的大規模集成電路微處理器發展到商品化階段，電子控制是了新臺階?，F代電氣傳動系統控制器的主要形式是微處理器為核心的數字控制。平時常見的微處理器主要包括單片機，(SCP)、數字信號處理器(DSP)、集成電路(ASIC)，精簡指令集計算機(RISC)和包含微處理器的高級專用。
因為除一般的計算功能外，計算機還具有邏輯判斷和數值運算的兩大功能，所以電子控制中的數字控制和模擬控制相比優點突出：其一是數字控制器能夠實現各種比較復雜的控制策略，模擬控制做不到；其二是數字控制系統還可以自診故障，提高診斷過程的智能化。
反觀在模擬控制過程中，在提高系統的穩定性時，一般是使用閉環控制，也就是使用比例積分調節器。這時如果系統突然受到干擾，輸出量發生變通過負反饋，由于比例積分調節器的作用，系統的輸出量又回到原來的數值。這樣只要偏差存在，比例、積分都起作用。在過渡過程中，如輸出量出現超調現象，系統會出現振蕩現象，若比例作用太強，會使系統不能正常工作。一旦偏差大時，可以只讓比例發揮作用，可以迅速減少偏差。偏差低到一定程度后，再將積分投入，以最終消除穩態誤差，使得兩種作用各得其所，這就避免了相互之間的矛盾，達到提高系統的控制性能之目的。
（二）電力電子變換器是信息流與物質/能量流之間必需的接口
電力電子技術是信息流與物質/能量流之間的重要紐帶,如果沒有電力電子變換,沒有弱電控制強電的接口,則信息始終就是信息,不可能真正用來控制物質生產?，F在,電力電子技術的發展正處于壯年期,新的電力電子器件和變換技術仍在不斷涌現出來。電力電子器件的發展已經經歷過三個平臺:晶閘管(SCR),(2)GTR和GTO,(3)IGBT。目前,市場上能夠廣泛供應的IGBT其電壓和電流容量有限,一般只夠中、小容量的低壓電氣傳動使用。容量再大時,還得采用GTO,而GTO的可靠性總是不能令人滿意的。于是世界上很多電力電子企業和研究所都在努力開發新型的高壓功率開關器件,已經問世的有IGCT,IEGT以及3300-6000V的IGBT等?？晒┲袎?、大容量電氣傳動使用。電力電子器件的進一步發展方向是;模塊化和集成化、高頻化、改善封裝、采用新材料(如SiC)等。為電氣傳動的信息化、智能化的控制提供了重要基礎和保障。在電力電子變換器中,用于控制直流電機的主要是由全控器件組成的斬波器或PWM變換器,以及晶閘管相控整流器。用于控制交流電機的主要是變壓變頻器,其中中、小容量的多為PWM變換器。
隨著電力電子變換器的日益普及,諧波和無功電流給供電網造成的“電力公害”越來越值得重視。解決的方法是：
1、采用有源濾波和無功補償；
2、開發“綠色”電力電子變換器,這種方法要求功率因數可控,各次諧波分量小于國際和國家標準允許的限度,顯然這是一種治本的最好辦法。
（三）可控交流電氣傳動逐步取代直流傳動
直流電氣傳動和交流電氣傳動在19世紀先后誕生。在20世紀大部分年代里,鑒于直流傳動具有優越的可控性能,高性能可調速傳動一般都用直流電機,而約占電氣傳動總容量80%的不變速傳動則采用交流電機,這種分工在當時已經成為舉世公認的格局。直到20世紀70年代,由于采用電力電子交換器的高效交流變頻傳動開發成功,結構簡單、成本低廉、工作可靠、維護方便、效率高、轉動慣量小的交流籠型電機進入了可調速領域,一直被認為天經地義的交直流傳動按調速分動的格局終于被打破了。此后,交流調控傳動主要沿著下述三個方向發展和應用:(1)一般性能的節能調速和工藝調速,(2)高性能交流調速系統,(3)特大容量、極高轉速的交流傳動。
交流調速在國內外發展十分迅速,交流傳動中一般采用交-直-交變頻。變頻調速就是把50Hz的交流電源變成直流電,再把直流電逆變不同頻率的交流電,電動機的轉速將由變換后的電源頻率來控制的調速的方法。
國民經濟要可持續發展,就必須節約能量。采用變頻調速以后,節約電能的效果是相當可觀的,在實際的電氣傳動中,應用于風機、泵、壓縮機的電動機大約占40%,而實際應用變頻調速的只占5%左右。
采用變頻調速以后,還帶來一些設計觀念上的變化,我們過去長期以來設計制造電動機的時候主要考慮起動轉矩,把起動轉矩大當作一個基本出發點。鑒于增加啟動電阻就增大了起動轉矩,異步電動機定子常采用雙籠或深槽結構。在啟動的時候,磁場對轉子強切割,產生的集膚效應,把轉子電流排到外繞組中,外繞組電阻就很大,這樣啟動電阻就大,以保證足夠的起動轉矩。這么一來,轉子尺寸加大了,不光是轉子加大,定子也會加大,等于是材料要多了,重量增加了。有了變頻調速后,隨頻率從低到高的變化,電機的啟動轉矩自然會變得比較大。這樣一來,在電機設計制造思想上,可以擺脫啟動轉矩的限制,按照新的或者說按變頻調速的工況來重新考慮,既可以使電機效率提高,還可以使電動機小型化,這是我們走變頻專用機高效的一條重要思路。
電力傳動技術范文5
截至目前，古典控制方法一直都無法被人工智能控制技術所取代。但是隨著時代的進步和發展，現代控制理論也日臻完善，人工智能軟件技術(包括遺傳算法、模糊神經網絡、模糊控制以及人工神經網絡等)逐漸取代了傳統的控制器設計常規技術。這些方法有著許多的共同之處:都要具備不同類型和數量的描述特性和系統的“apriori”技術。這些方法都有著顯著的優勢，所以工業界都做出了不斷的嘗試，旨在進一步開發和使用這類方法，但是工業界又急于開發該系統，從而使其性能更加優異，系統更加簡單、易操作。直流傳動的控制程序較為簡單，在過去得到了較為廣泛的應用。但是不可忽視的是，它們有著難以克服的限制性因素，而且隨著DSP技術的不斷進步和發展，直流傳動的優勢逐漸隱沒，性能更高的交流傳動逐漸取代了直流傳動。但近幾年，部分廠商逐漸改良工藝，更高性能的直流驅動產品涌入市場，但是人工智能技術卻鮮少提及。在未來幾年，使用人工智能的直流傳動技術將在更大范圍內得到推廣和普及。
交流傳動瞬態轉矩具備較高的使用性能，它有著較強的控制性，僅次于直流電機。目前，直接轉矩控制(DTC)和矢量控制(VC)是比較常見的高性能交流傳動控制方法。當前，不少廠商都順應市場形勢，相繼推出了矢量控制交流傳動產品，而且無速度傳感器的矢量控制產品也大量上市。在性能較高的驅動產品中廣泛使用AI技術，將會進一步提高產品的使用性能，截至目前，僅有兩個廠家在其生產的產品中運用人工智能(AI)控制器。而在十五年前，日本和德國的研究人員提出了直接轉矩控制這一概念，經過了十年的發展演變過程，ABB公司面向市場，將直接轉矩控制的傳動產品引入市場，讓人們能夠直接感受直接轉矩控制的優勢，從而開展相關的研究?？梢灶A見，人工智能技術將會運用到直接轉矩控制中，常規的電機數學模型將會被替代，從而退出市場。
人工智能控制器主要分三種類型，即:增強學習型、非監督型和監督型。當前，常規的監督學習型神經網絡控制器的學習算法和拓撲結構已基本成型，這在一定程度上限制了此種結構控制器的生產和使用，導致計算機計算時間增長，而且常規非人工智能學習算法在具體應用上效果不明顯。而要克服這些困難，最好的辦法就是采用試探法和適應神經網絡。常規模糊控制器的模糊規則表和規則初值是“a－priori”型，這加劇了調整難度。假若該系統無有效的“a－priori”信息作為支撐，那么將導致系統陷入癱瘓。而要有效克服此類缺陷和困難，就可以運用自適應模糊神經控制器，保證系統的正常運轉。
二、電力系統中的智能控制
當前，世界各地的專家和學者都將眼光聚焦于智能控制理論的研究，研究表明，只要合理運用智能系統，就能在很大程度上提高電力系統控制水平，推動我國電力傳動系統步入新的階段。市面上廣泛使用的交直流傳動系統在控制技術和手段上已日臻成熟，閉環控制、矢量控制都有著較好的運用前景。PID控制法作為最新的控制方法，能較好地完成數學建模需承擔的控制任務，但是在具體實踐中，電力傳動系統表現出較強的不穩定性，隨工作狀態的變化，電機參數也不斷變化著，這加劇了傳統建?？刂频碾y度。
電力傳動技術范文6
關鍵詞 礦用車輛;動力性能測試;電力測功機
中圖分類號U46 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)26-0053-02
The Design of Dynamic Performance Testboard for Mining Vehicles
BAI Lei
Taiyuan Branch of China Coal Research Institute,Taiyuan030006
Abstract According to study the structure and the power performance of mining vehicle performance, this paper analysis the function and purpose of the test stand which used to inspection and test the power performance of mining vehicle performance. And discuss the principle and main components of the test stand. Through analysis the transmission of mine vehicle, this paper put emphasis on researching the type of loading device of the test stand.
Keywords mine vehicle;test of power performance;electrical dynamometer
0 引言
礦用車輛作為特種車輛,在我國的礦山建設中發揮越來越重要的作用,國內從事礦用車輛的生產和研發的企業較少,目前對該類車輛的整車出廠檢測和科研試驗都為室外道路測試。雖說道路測試具有很多優點,但室內臺架測試法有效率高、不受環境影響、占地少的突出優點,更能適應目前礦用車輛企業的生產和科研需要。目前國內礦用車輛的整車性能測試還未采用臺架測試這一方法,我們研究設計礦用車輛動力性能測試臺,用來對車輛的動力性能進行出廠檢測和試驗研究,為整車質量保證和動力性能的研究提供良好的測試平臺。
1 動力性能測試臺的功能和用途
通過在動力性能測試臺上模擬車輛道路行駛工況的方法,不僅可以測試車輛的動力性能,也可以測試各種規定工況下的燃油經濟性和排放指標。具有以下多種動力性能試驗和檢測功能:
車輛底盤輸出外特性的測試;
車輛最大牽引力、最大功率測試;
車輛最高車速測試;
底盤傳動系阻力試驗及傳動效率;
車輛加速性能測試;
發動機冷卻系統的熱平衡試驗。
2 動力性能測試臺的工作原理
車輛在測試臺上進行動力性能測試時,車輛是停放在試驗臺上。這與車輛在道路上行駛完全不同,通過在試驗臺上模擬車輛道路運行工況,要模擬出車輛的運動慣性和行駛阻力。測試臺通過慣性飛輪或電慣量來模擬車輛的運動慣性,對于車輛在運行中所受的空氣阻力、滾動阻力及爬坡阻力等,則采用功率吸收裝置來模擬,功率吸收裝置可以模擬多工況的車輛運行阻力。
3 動力性能測試臺的基本結構[1]
動力性能測試臺的主要由:框架、滾筒、功率吸收裝置、數據采集與控制系統及附屬裝置等組成。
框架是動力性能測試臺的基礎,主要用來安裝測試臺的滾筒及其它部件,一般用鋼板和型鋼焊接而成,可以坐落在地坑內也可以放置在地面上。
滾筒是用來模擬路面的,即以滾筒的表面取代路面,車輛的輪胎安置在滾筒上,車輪旋轉帶動滾筒旋轉,滾筒的表面相對于汽車作旋轉運動。為了使滾筒表面能滿足模擬實際道路,采用特種工藝使滾筒的表面附著系數大于一般的實際道路附著系數。
功率吸收裝置也叫加載裝置,用于吸收和測量汽車驅動輪的輸出功率,實質是一個加載裝置,可模擬出汽車在道路上行駛時所受的各種阻力,使汽車受力情況如同在道路上行駛時一樣。
數據采集與控制系統主要由測速傳感器、測力傳感器和控制裝置組成,測試臺在工作時通過傳感器采集速度和驅動力值。通過控制裝置可實現恒速和恒扭控制,控制功率吸收裝置,實現車輛各種工況的阻力和慣性的模擬。
4 功率吸收裝置的選用分析
功率吸收裝置為動力性能臺架的關鍵部件,主要類型有電渦流式、水力式和電力式,它涉及到性能測試的功能、適應范圍、控制性能、成本、結構和測試精度等。目前常采用的功率吸收裝置為電渦流式和電力式,即電渦流測功機和電力測功機。
礦用車輛由于其主要用在礦區,道路狀況一般較差,載荷突變的情況較多,車輛使用工況變化頻繁,主要為低速重載爬坡,對動力輸出要求較高,需要低速大牽引力的動力特性,常用工況也是低速工況。液力機械傳動由于具有防止過載熄火、低速大扭矩等特點,更能適應礦用車輛的多變工況,故該類型車輛常采用液力機械傳動,這種傳動方式與道路汽車不同,道路車輛多采用機械傳動方式。
由于礦用車輛常用工況為低速工況,因此在動力性能測試時,更關注它低速段的工況,如圖1所示,某礦用車輛的牽引特性如圖所示,從圖中可以看出在各檔位,車輛速度越低其牽引力越大,在接近零速時牽引力達到最大,此牽引力是液力機械車輛的一個重要指標,也是檢測和試驗研究時所要測試的一個重要指標。
電渦流測功器主要由定子和轉子兩部分組成。定子產生磁場,在鐵芯與轉子間隙處就有磁力線通過,金屬轉子轉動時切割磁力線,在轉盤內產生電渦流,從而使轉子受到一個負荷力矩,力矩的方向和滾筒旋轉的方向相反,成為制動力矩起到加載作用。圖2是電渦流測功機的功率和扭矩特性曲線。在低速時由于轉速不高,不能產生足夠的渦流,以致制動力矩較小。隨著轉速的提高,制動力矩從0逐漸增大,當轉速到達額定轉速的最低值時,扭矩達到最大值。在額定轉速范圍內,由于吸收功率的恒定,所以扭矩隨著轉速的增加而減小[1]。
電力測功機主要由電機和變頻器組成,電機在變頻器的控制下可電動、發電兩種方式運行,其加載特性就是電機的特性。隨著電力電子技術的發展,交流傳動系統在靜、動態性能上得到了顯著提高,可與直流傳動相媲美,并且交流電力測功機不存在換向器問題,因而結構簡單,可靠性高。交流電機的特性從零速至額定轉速為恒扭矩特性,額定轉速至最高轉速為恒功率特性,如圖3所示。
通過對比電渦流機、電力測功機和車輛的底盤輸出特性,可以看出電渦流由于其低速無法加載的特性,無法滿足車輛低速測試要求,而電力測功機的低速大扭矩和高速恒功率特性和車輛底盤特性正好符合。
為了更好地對礦山車輛的動力性能檢測和研究,在礦山車輛動力性能測試臺上,我們選擇交流電力測功機作為功率吸收裝置。同時其較電渦流測功機還有以下優點:
1)節能
電渦流測功機工作時車輛產生的機械能轉化為熱能由冷卻系統把熱量帶走,產生的能量不能回收,轉換過程中亦需耗費能量。而電力測功機卻可以把車輛產生的機械能轉換為電能回饋到內部電網,測試時電力測功機是發電機狀態。隨著性能測試臺使用率越高,節能效果也越好。
2)可作為電動機使用
在動力性能測試時,還需要做傳動系統和臺體的損耗試驗,如果選用電渦流測功機的話,還需配套反拖電機。而電力測功機本身可以作為電動機使用。
3)慣性模擬
加速性能作為車輛動力性能評價和試驗的指標之一,是車輛動力性能測試的主要內容之一。采用電蝸流測功機,需通過飛輪來模擬車輛的慣性力,車輛的質量不同需要的飛輪不同,使得測試臺結構變得復雜。采用電力測功機可以取消飛輪,使得測試臺結構簡單和控制精確。
5 結論
礦用車輛動力性能測試臺是為了車輛的出廠檢測和試驗研究設計,可以為礦用車輛的質量保證和技術研究提供測試平臺,實現礦用車輛的室內臺架測試的方式。測試臺要依據礦用車輛的結構特點和傳動方式設計,尤其是功率吸收裝置的選型,選用電力測功機作為功率吸收裝置,更能適應礦用車輛動力性能檢測和試驗研究的需要。
