煤矿皮带运输机重载软起动技术的研究及应用

摘要

解决皮带运输机的重载起动问题，可以减少皮带运输机的事故及延长皮带运输机的使用寿命,对于我国主要能源——煤炭的连续生产具有重要的经济意义。 理论分析说明高压大功率异步电动机重载起动，目前的可行方案是变频起动，而采用通用高压大功率变频器作为重载起动器从技术经济指标看目前是不可取的，实际工作中几乎没有这样应用的例子。 采用晶闸管构成的周波变换器可以解决低速度（15HZ以下）的重载起动，进一步的研究发现它的主回路拓扑结构可以涵盖调压软起动器的主回路拓扑结构，采用改变控制软件的方法可以方便地将它转换为调压软起动器，实现高速度（15-50HZ）的重载起动，这就是混合型重载起动器的设计思想及本论文的核心。这一方案对高压大功率异步电动机解决重载起动问题，不仅技术上可行，而且经济上也是可以接受的。 论文给出了总体设计方案，详细设计了起动器的硬件电路，主要有同步电路、触发脉冲电路，零电压检测电路，保护电路等，也给出了软件设计总体思路与主程序框图，详细讨论了三相低频信号与触发脉冲信号的软件实现。 论文在异步电动机静态与动态数学模型的基础上利用MATLAB作了详细的仿真研究，对起动器起动过程与参数影响有了深刻理解。仿真证明，变频起动远优于直接起动与调压起动。在重载情况下，只有变频起动不仅起动电流较小，而且有足够大的起动转矩，使电机能快速起动。在低速度变频起动与高速度调压起动切换过程会出现电流上冲与转速下跌现象，主要与切换点频率及切换后起始电压有关，切换频率越高，并有合适的切换电压与采用闭环控制就可以做到较光滑的过渡。 论文给出了样机实验室试验的各种波形，证明了理论分析与仿真分析的正确性与合理性。最后，论文还对组合型重载软起动技术用于煤矿皮带运输机的相关问题，进行了研究和实用化构想。