[发明专利]刮板机重载自适应启动控制装置及启动控制方法

说明书

本发明涉及一种刮板机重载自适应启动控制装置，包括自适应启动控制器，速度控制器，数字投切开关，矢量控制器，逆变器以及电机，其中自适应启动控制器包括转矩观测器、速度观测器以及自适应率控制器，转矩观测器接收变频器矢量控制器的转矩电流反馈Ist_fdb信号、磁链幅值ψ_s信号通过，经过运算输出实时估算转矩Te_est信号，速度观测器接收矢量控制器电压电流信号，经过MRAS无速度传感器速度估测器，运算得出电机实时速度值ω_est信号，自适应率控制器通过分析实时转矩Te_est信号和实时速度ω_est信号，经过运算，产生相应的转矩电流给定值Ist_ref信号，矢量控制器接收转矩电流给定Ist_ref信号命令，产生脉冲PWM信号驱动三相逆变器模块，最终三相逆变器模块输出期望的电压电流驱动电机运行。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及刮板机自适应启动的控制方法，属于矿山采掘运输技术领域。

背景技术

刮板输送机是现代化、机械化综采工作面的关键设备之一，刮板输送机的可靠运行，直接影响着煤矿的生产能力。刮板输送机的传动系统为弹性较小的链传动系统,传动系统的齿轮之间、链轮与链条之间、刮板链之间存在着分布不均的间隙,启动时如果若直接加大力矩，由于传动系统尚未张紧，则会导致严重的机械应力,恶劣情况下引发断链、打齿、滚键和加剧磨损等故障,严重影响刮板机的寿命。

目前在用的启动方法有阀控充液式液力偶合器启动、双速电机启动、CST可控驱动装置启动、变频调速系统启动。综合比较而言变频调速装置不仅启动力矩大，而且对于启动中机头机尾电机的功率平衡也能很好的控制，同时也具备调速节能功能，因此变频调速系统在刮板机上应用的优势逐渐被认可。由于重型刮板机启动频繁，经常存在偏帮现象，导致经常存在重载启动的工况。对于刮板机重载启动不仅要解决启动功率的要求，也要满足机头机尾电机的功率平衡要求，同时更要兼顾刮板链所受张力值尽可能小，否则由于刮板机的链式传动机械特点，很容易发生启动过程中的断链等故障。目前的解决方式是机头机尾分时启动，其机理是机尾先启动，收紧刮板机下部刮板链，延迟一定时间后，启动机头电机，由于下部刮板链已经收紧，此时可达到机头机尾电机力矩相对均衡的要求。此启动方式存在两个问题，一是启动时间需要现场调试人员根据刮板机实际工作情况确定，存在人为因素；二是不同的负载下使用同一启动时间差系统的启动性能存在差异，因此这种启动方式只是相对的功率平衡，无法达到最优的控制效果，存在人为的因素较大，无法实现系统的自适应启动。因此急需一种新的设计方案解决这些技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种刮板机自适应启动的控制方法，该方案解决了现有技术中设置机头机尾启动时间差带来的功率分配不平衡，导致电机出力不均，刮板链等机械结构长时间受损，且人为调节启动时间差的经验主义等一系列问题，本发明提出一种基于转矩观测器和速度观测器，自动分配启动转矩和启动时间差的刮板机自适应启动控制方法，保证了启动过程中的刮板链所受张力最小，机头机尾电机功率接近平衡。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种刮板机重载自适应启动控制装置，所述控制装置包括自适应控制器，速度控制器，数字投切开关，矢量控制器，逆变器，电机，所述自适应控制器与所述速度控制器通过数字投切开关与矢量控制器相连，所述矢量控制器通过逆变器与电机相连；所述自适应控制器用于对矢量控制器的给定转矩进行控制，所述速度控制器用于调节速度反馈跟踪速度给定值，其接收到速度给定和速度反馈，经过PI调节器运算，输出转矩给定值作为矢量控制器的转矩电流给定，所述数字投切开关用于选择矢量控制器的转矩电流给定值，矢量控制器采集电机和变频器的状态，经过矢量控制运算，输出PWM信号控制逆变器输出相应的电压电流，逆变器驱动电机，电机通过连轴机构和刮板机链轮驱动刮板机运行。