深井大功率提升钢丝绳纵向振荡特性及其抑制研究

发布时间：2020-04-18 16:33

【摘要】：为实现煤炭深部化和大型化开采,需要能够提升更深、更快、更重的现代矿井提升机。现代矿井提升机是机械和电气高度一体化的精密系统,现有浅井提升技术已不能满足深井提升系统的需求。提升钢丝绳作为提升电动机和提升载荷的纽带,负责提升和下放负载,但是其纵向振荡问题一直没有得到有效解决。提升钢丝绳的纵向振荡直接影响提升电动机和提升载荷的稳定性和安全性,同时现代提升机更是对提升钢丝绳性能提出了更高的要求,但更高性能的钢丝绳制造技术在短时间内无法得到关键突破。因此,本文从探究提升钢丝绳的纵向振荡特性和大功率同步电动机的转矩脉动规律两个方面出发,设计能够有效抑制提升钢丝绳纵向振荡的控制策略,从而提高钢丝绳的使用性能,提高提升系统的稳定性和安全性。本文以大功率永磁同步电动机作为提升系统动力源。本文首先以深井提升载荷和提升电动机之间的能量传递特性为研究目标,通过广义坐标和拉格朗日方程建立深井提升系统纵向振荡数学模型和动张力方程并数值求解。然后建立基于广义Hamilton原理的钢丝绳纵向振荡集中模型,通过数值计算验证本文相应模型的合理性和准确性。最后,从运行状态参数和外部激励两个方面,仿真分析提升系统纵向振荡特性,为进一步研究其纵向振荡抑制策略提供理论基础。为了掌握大功率永磁同步电动机在低开关频率下的转矩脉动特性,通过建立模型详细分析电机本体设计结构、驱动装置—逆变器非线性、控制器—PWM调制方式和驱动负载波动对电机转矩脉动的贡献,理论推导分析了电机转矩脉动的重要成因。在此基础上,建立永磁同步电动机转矩脉动特性模型。为抑制电机转矩脉动,设计多同步旋转坐标系下特定谐波电流抑制策略。仿真结果表明,基于该策略的控制器能有效减小特定次谐波电流的幅值以及谐波含量,同时也能降低以固定频率波动的负载造成的转矩脉动。但矿井提升系统钢丝绳的纵向振荡具有慢时变特性,因此进一步设计基于加速度反馈补偿的钢丝绳纵向振荡抑制策略。仿真结果表明,基于加速度反馈补偿的钢丝绳纵向振荡抑制策略能够基本上有效消除负载的时变纵向振荡,从而实现安全稳定地提升和下放负载。最后,通过搭建电机调速系统实验平台,完成相关内容实验验证。
【图文】：

煤矿事故,深井提升

2015-2019 年处理煤矿事故统计tics of coal mine accidents during 2015-20以上的矿井中时，随着提升速度的提升钢丝绳性能提出更高的要求，丝绳现有研发和制造技术，提高钢，一般是通过增加提升钢丝绳根数丝绳在使用过程中的损耗并保持其高提升载荷的稳定性和安全性，需荡。然而国内千米以上深井提升装备制造和控制技术以及工程安装基巨头垄断。因此，为提高我国具有力，改变我国大型提升传动控制装健康可持续发展，，需要研究深井提升事故数量（件）
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD532

【参考文献】