礦井電機車的控制系統設計解析論文
摘要:以DSPIC30F6010A單片機爲核心,設計了一種電機車變頻調速控制系統,並從硬件和軟件兩方面對系統的構成要素和主要特性進行逐一分析,最後針對其實際應用效果進行分析。結果表明所設計控制系統可以有效調控電機車執行,是確保電機車安全、穩定、低能耗執行的重要保障。
關鍵詞:電機車;控制系統;設計分析;軟件程序
引言
井下軌道電機車作爲煤礦生產作業過程中所不可或缺的關鍵核心運輸裝備,其依據速度調控方式的差異可分爲直流牽引電阻調速、直流牽引斬波調速和交流牽引變頻調速三大類別。其中交流牽引電機車作爲新型的機車類型,相較於傳統的直流牽引電機車具有質量輕、體積小、執行穩定性佳、作業維護簡便、無需配設滑環與換向裝置,防爆性能優良的諸多優勢,加之變頻調速技術良好的節能效果。可以說,在交流牽引電機車必將成爲今後井下電機車的`主流形式。因此結合其執行特徵和使用需求,探究有效的電機車交流變頻控制方案,構建性能優良的交流變頻調速系統。
1控制系統設計分析
基於DSPIC30F6010A型十六位單片機,設計研發一種電機車交流變頻控制系統。系統執行時有蓄電池供應直流電壓,並經由三相逆變控制單元將直流電調控成頻率可控的三相交流電。整個系統的主要構成組件囊括蓄電池、充電及電容模組、三相逆變電橋、電流傳感組件、驅動模組、檢測模組、單片機控制電路等[1-2]。
2DSPIC30F6010A型單片機控制系統
DSPIC30F6010A單片機控制電路爲系統功能得以有效實現的關鍵核心,整個控制電路囊括五大構成部分:一是由DSPIC30F6010A型單片機、速度檢測電路、數字輸入信號端等構成的DSP(數字信號處理)數字系統,其可以有效開展各類數字運算、子模組調控以及電機車啓停執行、點動執行、多段速設定等功效;二是執行模擬量接口電路,其構成組件包括電流電壓檢測模組、溫度監測模組、執行速度設定模組等,功效是爲DSP系統採集數字資訊;三是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)驅動電路,該電路能夠將從DSP系統中輸出的SPWM(脈衝寬度調製)訊號轉換爲能夠調控IGBT系統的脈衝訊號。此外,當IGBT系統出現過載或短路現象時,該驅動電路課自行向DSP系統發送故障訊號;四是CAN(現場總線)通訊電路;五是液晶顯示模組和鍵盤錄入模組,其中錄入模組能夠藉助外接的鍵盤設備對系統的執行設定各類參數,譬如控制電機車的啓動或停止,設定電機車執行維持在某一速度值等,而液晶顯示模組核心功能便是對電機車執行中的各項執行參數進行設定,同時對執行中存在的故障數據進行記錄[3-4]。
3軟件系統分析
所設計控制系統配套軟件程序主要包含作業操控主程序、捕捉中斷程序、定時中斷服務程序、異步通訊中斷程序、總線通訊中斷程序等子程序。主程序的核心功能是完成系統執行的初始化和設定相應執行參數,同時確保數據寄存裝置的有效初始化以及各類中斷功能執行的有效性。異步通訊中斷程序的核心功能是實現同錄入鍵盤之間的有效對接,一方面實時接收鍵盤所傳輸的系統執行指令,另一方面將控制系統執行的各項參數和故障資訊等實時傳輸至鍵盤進行顯示,便於操作者瞭解執行狀況[5]。捕獲中斷程序的核心功能是實現對佔空比同週期寄存裝置內部的數據更新,並解算出相應的佔空比,完成脈衝寬度調製波的產生於輸出。定時中斷服務程序的核心功能主要有三點:一是對系統外界端口的各類子信號進行採樣作業,一般包括電機啓停信號、運動方向信號、速度信號、故障信號以及復位信號等;二是針對執行時電路中的直流電壓、三相電流、電路溫度等數據進行採樣和分析;三是針對電機開展缺相檢查、轉矩跟蹤與補償解算、V/F曲線求解、穩壓求解、死區補償求解、相位累加求解、寄存裝置數值求解、過載過流求解等[6]。
4系統執行效果分析
當電機車空載啓動時,其電流波形如圖3-1所示,電機車可在5s內實現有效的啓動操作,並進入執行穩定狀態。同時結合圖片內容可知,電機啓動時其啓動電流波形穩定性保持良好。此時電流值約爲125A,電壓值約爲180V均處於安全執行區間範圍內,同時由圖片波形狀態可知,電機執行穩定,安全5結語本次設計基於DSPIC30F6010A型單片機開展,所設計電機車控制系統硬件電路結構簡單,模組區分鮮明,功能設定合理,能夠結合具體的實際使用需求設定相應的執行參數,從而確保了電機車在不同作業環境下使用的有效性。加之所配套軟件程序功能衆多,具備良好可移植性,極大地方便了不同型號電機車的使用需求。
參考文獻
[1]宗劍.礦山牽引電機車控制系統的研究[D].上海:上海大學,2014.
[2]郎立國.電機車自動定位執行控制系統設計[D].大連:大連海事大學,2006.
[3]鄧永紅,趙立永,黃成玉.基於DSP礦用蓄電池電機車交流牽引控制系統的研究[J].華北科技學院學報,2012(1):55-59.
[4]鄧永紅,潘玉民,張全柱,等.礦用電機車交流牽引控制系統的研究[J].煤炭工程,2012(9):19-121.
[5]任傳敏,盛況,賀志超,等.蓄電池電機車變頻控制系統的設計[J].江西煤炭科技,2010(2):83-85.
[6]慄忠魁,阮毅,宗劍,等.直流架線式礦用電機車變頻調速控制系統的設計[J].電機與控制應用,2011(5):27-30;35.
[7]趙立永,劉紅梅.礦用電機車儲存與再生雙向DC/DC變流器控制系統的研究[J].華北科技學院學報,2015(6):6-60.
[8]李瑞金.礦用開關磁阻電機車控制系統設計[J].工礦自動化,2015(9):22-25.
-
優秀團員論文大全
我是xx中學的一名初三學生,現在在班上擔任班長工作,責任心強,能出色完成班主任老師交給的各項工作。響應團的號召,提高自身的素質。提攜後進,積極配合班主任的工作,使班級各方面更加優秀,團結同學,尊敬師長,深受老師的信任和同學的擁護和愛戴!在學習上,目的明確,態度嚴謹、...
-
酒店管理專業學生職業定位差異化的紮根研究論文
當前,酒店業依然是人力資源密集型產業。雖然有政府的大力推動與行業的熱切期盼,但酒店行業“用人荒”現象屢見不鮮。現有研究認爲,酒店管理專業畢業生在酒店行業就業的意願極低[1][2][3][4]原因包括四類:一是酒店方面,諸如勞動時間、工資福利、職業聲望、發展前景等...
-
淺層排水處理的施工工藝研究論文
1前言當軟土地基在荷載作用下,土中孔隙水將慢慢排出,孔隙水壓力u減小,地基發生固結變形,但在總應力δ不變的情況下,有效應力δ′就提高,地基土的強度逐漸增長。同時,其與孔隙水壓力u有以下關係:δ′=δ-u。ピ詬枚蔚乇砩喜賈們巢閂潘系統就是爲了改變地基原有的排水邊界...
-
包裝設計中符號意象的情與意論文
摘要:符號是包裝設計中的重要元素,也是突出包裝設計“情”與“意”的重要載體。從設計語意學來看,情與意是視覺傳達的重要因子,也是現代包裝設計中對視覺性符號運用的重要手法。如利用傳統書法中的豐富神韻來傳達某種獨特的文化氣質,從而更好地詮釋和傳遞視覺審美旨...