亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于高頻注入的帶式輸送機SPMSM無傳感器控制研究

        2023-11-13 12:02:24楊京東李大偉杜賢弈任麗霜
        2023年11期
        關鍵詞:礦用伯格帶式

        楊京東,李大偉,杜賢弈,吳 康,任麗霜

        (山西大同大學 煤炭工程學院,山西 大同 037003)

        礦用帶式輸送機因其可長距離、連續(xù)性地運輸大量礦用物料等優(yōu)點被廣泛應用于煤礦井下,目前主要采用異步電機+減速機的驅動方式,但是異步電機的能量轉化率低,可調速性不好,大大增加了應用成本[1-2]。PMSM相比異步電機易于實現(xiàn)多極調速,電機軸直接與帶式輸送機的滾筒相連,提高效率的同時使得系統(tǒng)復雜度減小、維護難度降低,減少了系統(tǒng)的故障點,總損耗可降低40%~60%.

        PMSM根據(jù)轉子結構可分為表貼式永磁同步電機(SPMSM)和內(nèi)置式永磁同步電機(IPMSM)。由于帶式輸送機的主滾筒直接嵌套在永磁電動機的外轉子上,組成帶式輸送機直驅型滾筒。這種結構可以簡化傳動機構,提高傳動效率和可靠性,同時,由于外轉子直徑大,增大了剎車半徑,減小了剎車力,從而可提高剎車的可靠性[3]。因此具有外轉子結構的SPMSM更適用于帶式輸送機系統(tǒng)。

        由于煤礦井下環(huán)境復雜,需要采用無速度傳感器控制算法獲取轉子位置和速度信息。在礦用帶式輸送機中高速運行時,一般的檢測方法通常能夠保證控制精度,但當帶式輸送機低速運行時,SPMSM有用信號的信噪比較低,提取轉子信息困難,導致帶式輸送機不能安全穩(wěn)定的運行[4]。為保障帶式輸送機低速穩(wěn)定運行,采用高頻注入法進行低速區(qū)間無速度傳感器控制。

        高頻注入法通常有兩種:脈振高頻注入法和旋轉高頻注入法。由于SPMSM的凸極率極小,通常適用于脈振高頻注入法[5]。脈振高頻注入法即在d軸上注入基于高頻注入電壓幅值Umh和頻率ωh的高頻余弦電壓信號Umhcos(ωht),使SPMSM轉子凸極磁場飽和,且SPMSM的參數(shù)變化對脈振高頻注入法的影響很小,因此在零低速時可以準確地從q軸分量中獲得轉子的位置信息。

        1 三相PMSM的基本數(shù)學模型

        SPMSM的物理模型如圖1所示。

        圖中ABC為自然坐標系;α-β為靜止坐標系;d-q為同步旋轉坐標系;ωe為轉動速度,vad/s;θ為轉動角度,°;N和S表示SPMSM的永磁體磁極;UVW和XYZ分別為三相繞組的首端和尾端。

        為使方案更易分析,要假定下列幾種情況[6]:

        1) 不計電機磁飽和;

        2) 忽略電機磁滯損耗;

        3) 轉子無阻尼繞組。

        根據(jù)坐標變換理論原理,運用Clark和Park變換可得:

        1) 變換的電壓方程:

        (1)

        2) 變換的磁鏈方程:

        (2)

        3) 變換的電磁轉矩方程:

        (3)

        式中:pn為磁極數(shù);ψf為永磁體磁鏈;iq、id為定子電流的交直軸分量;Lq、Ld為定子電感的交直軸分量。

        對于SPMSM滿足Ld=Lq,公式(3)可簡化為:

        (4)

        式中:pn和ψf均為常數(shù),即iq與Te呈線性的數(shù)學關系,可通過iq直接控制Te.

        2 脈振高頻注入法原理

        要對SPMSM進行精準高頻注入控制,首先需建立如圖2所示的坐標空間位置關系。

        定義實際轉子與估計轉子的夾角為估計誤差:

        (5)

        根據(jù)圖2,可得轉換矩陣為:

        (6)

        再由公式(1)和式(2)得:

        (7)

        由于注入SPMSM的信號頻率遠大于式(7)中的電機角頻率,所以SPMSM近似于R-L負載,即:

        (8)

        式中:p為微分算子;udh、Rdh、Ldh和idh分別為d軸在高頻注入時的注入電壓量、電阻、電感和電流響應;q軸同理。注入高頻信號后可得:

        (9)

        (10)

        (11)

        圖3 提取估計誤差

        (12)

        其中:

        (13)

        圖4為提取估計誤差信號后進行轉子估算的過程,即通過位置跟蹤觀測器直接輸出轉子電角度,對其積分后得出轉子估算信息。

        圖4 轉子估算

        3 注入頻率和觀測器的設計

        3.1 選擇注入頻率

        選擇注入信號頻率時,若頻率太高,則因信噪比低導致高頻附加噪聲大;若頻率太低,則LPF帶寬降低,電流環(huán)帶寬也相應降低,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性[7]。

        由于負反饋系統(tǒng)要求kv>0,且此時SPMSM近似于R-L負載,則在高頻電壓激勵下,滿足0 <ψd<ψq<π/2.綜上,在考慮一定余量的情況下,使π/4<ψd<ψq<π/2,即d-q軸的阻抗為ωhLq>ωhLd>R,此時高頻注入信號的最低頻率為:

        (14)

        注入頻率還需保證在信號提取時能與電機的基波頻率相分離,因此需要計算允許的最高頻率。在以上最低頻率和允許的最高頻率范圍內(nèi)取值,才能保證電機的觀測器高性能控制。一般在工程中,對高頻注入法中的注入頻率取值是根據(jù)逆變器的開關頻率決定的[8],考慮到逆變器中的六個功率開關管頻繁切換以及PWM調制技術等因素,高頻注入信號的最高頻率要小于功率管切換頻率的1/6,結合公式(14)可得高頻注入信號的頻率范圍為:

        (15)

        式中:fs為逆變器在工作過程中功率管的切換頻率。

        (16)

        式中:Ibase為基波電流。

        根據(jù)式(15)和式(16)給出的注入信號頻率和幅值選取范圍,選擇高頻信號的頻率為1 kHz,選擇信號幅值為80 V.

        3.2 設計龍伯格觀測器

        龍伯格狀態(tài)觀測器為全階觀測器,通過輸入變量u及輸出變量y對無法直接測量的狀態(tài)重構以實現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的觀測。對基于電磁角速度和角度的電機狀態(tài)方程分析可以設計龍伯格狀態(tài)觀測器如下:

        (17)

        (18)

        因此,基于SPMSM速度觀測的龍伯格狀態(tài)觀測器結構框圖如圖5所示。由圖5可知,龍伯格狀態(tài)觀測器的精度由式(19)所描述:

        圖5 基于SPMSM的龍伯格狀態(tài)觀測器結構

        (19)

        根據(jù)上述理論設計基于高頻注入法SPMSM無速度傳感器控制系統(tǒng)框圖如圖6所示。

        根據(jù)圖6搭建如圖7所示的控制系統(tǒng)仿真模型。

        圖6 控制系統(tǒng)框圖

        圖7 控制系統(tǒng)仿真模型

        4 仿真建模與結果分析

        為驗證上述理論的可行性,對基于高頻注入法的SPMSM無速度傳感器控制系統(tǒng)進行仿真驗證。仿真參數(shù)如表1所示。

        表1 SPMSM仿真參數(shù)

        仿真設定礦用帶式輸送機SPMSM啟動后轉速逐漸升至150 r/min,當系統(tǒng)運行到2 s時,設定轉速逐漸上升至300 r/min;當系統(tǒng)運行到5 s時,突加持續(xù)2 s的負載轉矩TL=6 N·m,系統(tǒng)仿真結果如圖8~圖12所示。

        圖8 實際轉速與估計轉速

        圖9 轉速誤差

        圖10 實際轉子角度與估計轉子角度

        圖11 轉子角度估計誤差

        圖12 電磁轉矩

        通過控制系統(tǒng)仿真結果可知,當參考轉速改變或突加負載轉矩時SPMSM能夠快速響應并跟蹤設定參考值,實際轉子與估計轉子的誤差也能穩(wěn)定在0值附近,驗證了所設計的基于高頻注入的帶式輸送機SPMSM無傳感器控制系統(tǒng)的魯棒性。

        5 結 語

        礦用帶式輸送機在低速運行時電機轉子信息難以檢測,為此提出一種基于高頻注入的控制方案。該方案建立了信號激勵下的SPMSM數(shù)學模型,設計了基于高頻注入的轉子信息觀測器,并在MATLAB/Simulink中進行了驗證,仿真結果驗證該方案的有效性和可行性,可滿足礦用帶式輸送機在低速運行時的控制要求。

        猜你喜歡
        礦用伯格帶式
        我的爸爸叫焦尼
        帶式輸送機受料段結構改進
        冶金設備(2019年6期)2019-12-25 03:08:52
        基于窄而深內(nèi)檔銑削的扁長型焊接帶式角銑頭設計
        “我”來了
        基于ARM9 技術的礦用智能云起爆器設計
        電子制作(2017年17期)2017-12-18 06:41:03
        礦用巡檢機器人設計及其應用
        扎克伯格寫給初生女兒的信
        礦用挖掘式裝載機在巖巷掘進中的應用
        改性碳納米管在礦用阻燃輸送帶覆蓋膠中的應用
        圓管帶式輸送機最佳懸垂度研究
        亚洲av熟女少妇久久| 最新国产成人综合在线观看| 亚洲一区极品美女写真在线看| 精品理论一区二区三区| 蜜桃av中文字幕在线观看| 欧美性生交活xxxxxdddd| 国产精品久久毛片av大全日韩| 国产乱沈阳女人高潮乱叫老 | 久9re热视频这里只有精品| 欧美人与动人物牲交免费观看| 亚洲综合伊人制服丝袜美腿| 日本五十路熟女在线视频| 亚洲一区二区三区偷拍女| 久久精品亚洲一区二区三区浴池| 日日噜狠狠噜天天噜av| 亚洲成av人片天堂网九九| 伊人久久综合狼伊人久久| 欧美精品无码一区二区三区 | 激情中文丁香激情综合| 日本不卡不二三区在线看| 少妇被粗大的猛进出69影院 | 成年人黄视频大全| 最近亚洲精品中文字幕| 国产在线91精品观看| 亚洲av综合永久无码精品天堂| 亚洲综合久久成人a片| 日韩免费高清视频网站| 一区二区高清免费日本| 影音先锋男人av鲁色资源网| 福利一区视频| 给我播放的视频在线观看| 日韩午夜理论免费tv影院| 欧洲极品少妇| 9丨精品国产高清自在线看| 东风日产车是不是国产的| 香港台湾经典三级a视频| 在线精品国内视频秒播| 亚洲综合偷拍一区二区| 成人国产一区二区三区| 97超级碰碰人妻中文字幕 | 欧美xxxxx精品|