[发明专利]一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及提升机轻载电流振荡控制技术领域，尤其是涉及一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置。 

背景技术

矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械，其电控系统包括动力制动系统与晶闸管动力制动系统两种，大量采用的是晶闸管动力制动系统。在应用过程中，晶闸管-直流电动机系统(V-M系统)在轻载运行时，实际系统中晶闸管整流器和电动机电枢回路会出现电流连续和电流断续两种情况，产生电流振荡影响系统稳定性。一般，当矿井提升机轻载运行，电枢电流在8％-10％额定电流以下时，可能就会出现断续。电流连续和电流断续这两种情况的动态参数完全不同，在电流断续的情况下，机械特性变软，电流调节器采用常规的PI调节器不能适应断续电流下的系统特性要求。通常，V-M系统通过增加整流相数和设置平波电抗器来减少电流振荡，但是在实际系统中不可能无限制增加整流相数，同样平波电抗器的电感量也不可能太大，这样的话不仅电路结构复杂还会增加投资费用，并且电抗器体积和重量也会增加。另外，目前也有一些系统采用自适应预测算法，但是该种方法计算复杂、运算量大、不宜于数字化实现，并且模拟电路本身也是一大难题，不适用于电流谐波检测。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，以解决现有的V-M系统结构复杂、不宜于数字化实现的技术问题。 

为达到上述目的，本发明提供一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，包括：速度检测电路、电流检测电路、第一光电隔离电路、第二光电隔离电路和主处理器，主处理器进一步包括：DSP处理器、电源电路、时钟电路、看门狗电路和JTAG电路，其中： 

速度检测电路安装在矿井提升机的转子上，用以测量转子的转速，并将测得的电压信号转化为弱电信号； 

电流检测电路安装在矿井提升机的转子上，用以测量转子的电流，并将采集的电流信号转化为弱电信号； 

第一光电隔离电路分别连接速度检测电路和DSP处理器； 

第二光电隔离电路分别连接电流检测电路和DSP处理器； 

DSP处理器用以对数据进行处理，使输出电流的控制角发生变化，使电流断续情况下的机械特性变硬，消除因断流引起的电流振荡； 

电源电路与DSP处理器连接，用以为DSP处理器提供运行电压； 

时钟电路与DSP处理器连接，用以为DSP处理器提供外部时钟源； 

看门狗电路与DSP处理器连接，用以监控DSP处理器的电源，实现DSP处理器的手动复位； 

JTAG电路与DSP处理器连接，用以对DSP处理器进行分析设置断点并进行硬件实时调试。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其DSP处理器进一步包括： 

电流控制初始化模块：用以设定时能状态、运行方式、电压电流的额定值、零点相位等变量的设定值； 

电流值获得模块：与电流控制初始化模块相连，用以输出真实且有效的电流值； 

PI电流控制模块：与电流值获得模块相连，用以对输入信号进行比例积分控制； 

电流给定模块：与PI电流控制模块相连，用以给定有一定范围要求的电流值，输出平滑、且有限幅的电流值；以及， 

电流预控制模块：分别与电流给定模块和PI电流控制模块相连，用以计算超前控制角。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其速度检测电路采用倍加福编码器AVM58N-011K1R0GN-1213。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其电流检测电路采用LEM传感器LA28。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其第一光电隔离电路和第二光电隔离电路均采用6N137型快速光耦隔离芯片。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其DSP处理器采用TI公司的TMS320F28335芯片。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其电源电路采用TI公司的TPS76801和TPS75933。 

依照本发明较佳实施例所述的一种解决矿井提升机轻载运行电流振荡的非线性控制装置，其时钟电路采用30MHz有源晶振。