前言：中文期刊网精心挑选了电力传动技术范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
电力传动技术范文1
中图分类号：TD63+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0329-01
1 前言
煤矿生产安全受全国之关注，煤矿事故频发，中央桩关领导特别重视，相关部委下发文件，推广《数字化瓦斯监控系统》。煤矿安全不仅仅是瓦斯，只不过于瓦斯事故比较起来，其他设备事故显得较小，但也不容忽视。矿井提升机电力拖动交流电控系统主要技术特点是对称硅过电压吸收器和适用于频繁起动的专用真空接触器。
近几年煤矿事故不断发生，提升机电控失控造成全速过卷事故也时有发生，给煤矿安全生产造成巨大损失。为此国家列出专项，重点创新项目煤矿提升机电力传动交流全数字控制系统。
2 国内现状
我国煤矿提升机电力传动控制系统，在20世纪80年代中期之前全部采用传统的仿苏式装备，技术水平低，性能落后，“七五”到“九五”期间，一些科研单位对提升机交流传动系统中的组成单元进行研制创新，先后开发了TGZH3-250/6型高压真空换向柜，TDZK-600/1140型电动机转子调速柜，1989年中南煤炭机电研究所展开采用可控硅开关原理应用于调速电路中，采用PLC作主控设备的研制，1993年在我国煤炭生产中得到了应用，对煤矿安全生产起到了良好的作用。
在七五期间，国家明令淘汰五十年代初期生产的CG5―150/6型空气换向器，至今已30年之久，我国有些煤矿还在使用。造成之一原因是替代产品高压真空换向器在频繁的工作中产生有过电压直接危害矿井提升机电动机的安全。
近几年真空接触器的触头材质配方有所改变。很多厂家认为截流参数变小，采用真空接触器配合电容和电阻或压敏电阻就能保证提升机的安全，所以有很多生产高压真空换向柜的厂家，这些产品采用市售真空接触器和压敏电阻等是造成烧坏电机的主要原因。矿井提升以较高的速度往复运行的，在一定的距离内，完成上升与下降的任务。必须具备良好的机械性能，在此基础上，为确保提升机能够达到高效、安全，可靠地连续工作，还应该具有良好的电气控制设备和完善的保护装置闭。考虑上述分析的关于矿井提升机的工作特点的基础上，安全可靠、运行高效目定位准确的能力对于矿井提升机的电力拖动系统具有很大的帮助，这样才能有效地满足矿井提升工艺过程的需要。目前正在应用的矿山电力拖动系统方案有交流电动机转子串电阻调速、晶闸管供电的直流电动机调速、晶闸管交一交变频同步电动机矢量控制方案、交流电动机双PWM交一直一交直接转矩控制系统等。
3 系统技术特点
交流全数字控制系统是在以往多项科研成果、科技攻关、国家专利的基础上，进行技术综合和创新提高，推出一种集高压真空转换柜、电动机转子真空柜或可控硅调速柜，主控、制作等操作功能的全数字话及自动监测、多种安全保护齐全的控制系统。拥有独立的自主知识产权。
（1）主执行机构： 型高压真空转换柜，采用专利技术，河南省重点技术创新项目往复式真空接触器，可根据电压等级的不同应用于6KV、10KV、3.6KV等不同场合，操作过电压的概率为0.02%，彻底解决了由于频繁的操作引起的过电压损坏电机和事故的发生。
（2）调速机构：TGZK-600/1140型转子真空柜、TSCR-3500/3500型转子可控硅柜，该产品在实际工作中性能稳定可靠，真空接触器分合闸速度快、特性好，系统控制电压选配合适，故障率很小。可控硅交换开关的应用也是一项成熟技术，关键是选配可控的配对误差，为实现斩波调速控制转子电阻打下基础。
（3）电源供给机构：TGZK-600/10型高压真空开关柜，配装GN28-630/10型真空断路器和CD11型操作机构组成，具备电压、电流环节保护，实现高压停电闭锁，检修断电安全保护。
（4）主控机构：过去的继电器逻辑电路由软件实现，运行参数可用程序设定，系统可实现手动和自动控制。具有多项运行图形显示和齐全的保护功能。系统采用了高性能的PLC模块化结构，主要包括主控系统、检测监控系统、上位机监视系统。
4 选择高压真空换向柜的条件
（1）我国煤矿生产90%为交流电机拖动矿井，提井机工作，在电控系统中，效能的执行者是换向控制柜，它直接控制提升机的上升和下降，是煤矿企业生产设备中的重中之重。本文结合煤矿安全生产，和目前多家煤矿使用相关产品存在的问题提出建议，供今后选用产品时比较。
（2）高压真空换向柜依据提升及所需电控情况而定。有配动力制动和低频制动之分，内设有专用的换向真空接触器和电气与机械闭锁装置。
（3）过电压吸收装置很关键，前文简单的描述了过电压的机理于相关条件，证明了开关截流不是控制操作过电压的有衬条件。
（4）阻容过电压吸收式不能全过程对真空换向时的操作过电压起到保护作用，因为它与开关和电机串联后梅成一个整体，满阵耦合相互作用，有时很容易形成电流等值。
（5）每种型号的真空换向柜应有相对应的国家测试机构过电压的测试报告，科学技术鉴定证书等。
5 系统控制理论
提升机控制系统的稳定和控制特性的好坏，与电机的特性、干扰信号的形式和幅值，控制方案以及控制规律有关。所以在控制方案设计合理、设备安装正确的前提下，这个控制系统的质量就取决于控制器的选型和PID参数的整定。
（1）具有比例作用的控制器，具有3种控制的优点：比例作用的特点是控制器的输出和偏差大小成比例；控制作用及时，积分作用特点是能够消除余差；微分作用特点是控制器的输出与偏差的变化速度成正比，有超前作用，能有效地克服控制对象的容量滞后，三作用控制器的功能较为完善，在提升机全数字系统中将发挥他的优良作用。
（2）提升速度V=KP/T，每个脉冲代表的距离为K，时间间隔为T，提升距离H=KN，计数脉冲为N，脉冲差值P。在相等的时间内读取脉冲数值，除以间隔时间，从而得出速度。
6 抗干扰措施
该系统本身以适应恶劣的工业应用环境，有较高的抗干扰能力，内部有信号调节和滤波，有良好的抗电子噪声干扰能力，CPU单元及每个I/O单元中，已具有电源多重滤波。系统电路中加装稳压电源提高系统的供电质量外，又加装了电源隔离装置，频率信号用屏蔽线输送，抗干扰端子和主机大地端子接地，软件系统采用数字滤波，输入、输出电源采用抗干扰能力强的开关电源等措施。
7 结语
煤矿的安全生产，矿井提升机运输为重中之重。由于我国矿井提升机电控生产厂家之多，真空换向柜被国家列为CG5空气换向器的替代产品。产品型号繁杂，多数产品属无证产品，更不可能有国家相关的测试证书、鉴定证书，给很多使用单位造成电机损坏，影响矿井的提升和安全。煤矿提升机电力传动交流全数字控制系统是以多项科研成果的基础上进行技术综合和创新推出的一种全数字及自动监测、图形显示、多种保护齐全的控制系统。其中 TGZH3 - 250/6 系列；TGZK - 600/1140 系列；TDPC - G 型可编程控制柜已广泛应用于国内各大煤矿。
参考文献：
[1] 葛立臣.煤矿提升机的电力拖动与控制系统[J].科技与企业，2011，（16）.
电力传动技术范文2
【关键词】SCM；生产计划与控制系统；模型
Research electricity production plan is automatically communicated SCM Control System
Song Yu-long
（Kun Hebei Branch of Power Engineering Co.， Ltd Handan Hebei 056003）
【Abstract】SCM application of electricity production system is very extensive， we are now carrying out work to promote production planning and control system， how the system and SCM docking， it would have to be addressed. Through analysis and discussion of the SCM model， a clear implementation of the principles of production planning in SCM， and thus the success of solving the technical problem production plan communicated to the SCM control terminal.
【Key words】SCM；Production planning and control system；Model
1. 引言
SCM系统是指将CPU和RAM以及其他必要的原件烧制在一块芯片中的信息化系统。SCM是上世纪80年代以来一直被广泛应用于机械自动化控制领域中的核心技术之一。SCM可以与任何电控系统结合，对电力、压气、液压、信号等多种系统进行全面的控制。目前，电力生产系统中，从信号的监测到设备的远控，SCM系统都得到了非常广泛的应用。
2. 控制系统简介
（1）目前的电力系统中，所有的SCM系统基本实现了联网、互锁以及远控，最近几年，我们又在致力研究ERP系统与SCM的监控系统之间的对接，也就是如何让ERP系统之中的生产计划，直接被SCM系统执行，这是管理自动化的一个典型要求。我们在星战等科幻片中，总能看到一个科幻色彩很浓厚的中控室，在那个中控室中，一台电脑能控制所有的相关系统，兼顾通讯、监测、远控、计划、决策等多种功能。
图1 SCM的基本结构
（2）而现在，我们已经在电力生产单位的总调度台上，基本实现这样一个全功能的调度主机。这个主机可以看到整个电力系统中的全部数据，控制电力系统中几乎每一个阀门和开关。在ERP中的生产计划系统与SCM对接后，这台电脑就可以根据我们的生产计划对系统进行全自动的控制。或者说，第一代的中远控技术，让我们可以使用一台电脑对整个系统实施监测和控制，而在这一代的中远控技术中，我们可以通过电脑缜密和快速的分析功能，对决策层下达的操作目标进行分解，进而让SCM 分别执行。
3. SCM 简介
（1）SCM的基本工作原理是由POWER模块提供一个电源和一个接地，由CLOCK模块提供一个时钟脉冲，然后由ROM提供一个只读的操作软件，系统的运行数据被存储在FLASH模块中，而我们可以通过KEY-B模块对SCM的操作进行一些中断干预，SCM的运行状态信息显示在LED-B或者LCD上。SCM的主要工作有两点，一点是向SCM控制的设备发送操作指令，一点是从SCM连接的探头中读取数据，这两点功能是由D-FORMAT模块来实现的。而我们如果要对SCM实行远控，就要将网线或者无线网络连接到SCM，那么I-CARD模块，就可以帮我们实现这个功能（SCM的基本结构见图1）。
（2）除SEEDSCM等少数SCM产品安装了通用操作系统之外，绝大多数SCM产品是裸机状态，我们可以直接编写相应的机器语言让SCM执行，而不用考虑操作系统的兼容性以及操作系统的封装功能。而安装了SCM操作系统的SCM产品，多半是总线较宽的SCM产品，SEED的一款SCM产品数据总线达到64位，CPU核心达到4个，运行内存达到了2GB，可以说超过了市面上较多平板电脑的功能。在这复杂的一款SCM产品中，我们如果对每个硬件进行逐一操作，显然会大幅度增加编程工作量。于是，我们可以利用操作系统的驱动功能，像编写PC程序一样，直接对该SCM产品进行高级编程。
图2 SCM系统的联合作业
4. SCM之间的联合作业
（1）因为我们使用SCM，最注重的是SCM作业的稳定性。因为SCM的软件是烧写在ROM中的，所以不会被病毒程序入侵和破坏，所以SCM系统对机械的控制，是最为稳定的。但是，也正式因为SCM系统的小巧和最小权责问题，导致SCM系统较为简单，目前世面上的SCM产品以8位SCM和16位SCM居多。所以，为了让SCM承担更加复杂的任务，我们往往将一个具体的任务划分成若干个不同的小块，然后让多个SCM相互独立的去分担这些模块的任务（SCM系统的联合作业见图2）。
（2）比如，我们一般用四个SCM模块来完成对一个开关的控制，监测模块来监测开关的运行状态，合闸模块来对开关进行倒闸操作，存储模块用来存储相应的数据并且负责控制开关面板对这些数据进行显示，网络模块用来控制开关的对外数据接口的数据传输。如果使用8051来实现这一功能，那么这四个模块必须将其中一个8位读写总线设计划分成4位地址总线和4位控制总线，一个8位读写总线设计成数据总线，然后就可以实现这四个SCM 的交流。
（3）监测模块负责将数据整理器收集的传感器信息发送给存储/ 显示模块，合闸模块负责根据存储/ 显示模块发来的指令进行倒闸操作，网络模块负责收发外网数据，根据外网的需求向外网必要的开关状态信息，而存储显示系统负责对全部的信息进行汇总统计，并向总线控制指令和必要的反馈信息。这一个采用了4SCM系统的机器，还存在一个功能，就是相互唤醒和重置的功能，如果其中一台SCM运行不健康，那么其他的SCM可以对其实行RESET，以获得其比较健康的运行状态。
5. 生产计划控制SCM 的要点
（1）因为生产计划的统观性，而目前的SCM系统只会识别启动、停止、闭锁等简单的信号，这也就导致生产计划必须经过分解才可以被SCM系统识别和执行。我们也就需要一个设备，来分解这一指令。举例来说，如果我们下达一个冷却水回水温度不能高于55摄氏度的生产计划，那么，系统就会将这一计划进行分解，继而将散热塔风扇的控制系统、散热塔淋水阀片的控制系统、冷却水打水泵和回水泵的控制系统参数都加以修改，如果回水温度高于指定值，我们的系统会根据我们设置的优先状态，对冷却系统进行调整。对于优先状态的解读上，我们的ERP系统也可以下达最高启用的散热塔数量，散热塔淋水水量控制指标等要求，如果要求的数据在理论上可以执行，系统会自动分析执行方案，由总调度进行授权确认后，系统就可以执行，如果系统无法得出可执行方案，那就会拒绝这一指标要求的修改。目前因为SCM控制系统不完全是由SCM来完成的，在DB系统，IIS系统等计算量较大的系统的实现上，我们都是采用的机架式的工控机或者服务器来实现，而ERP系统向SCM系统下达任务计划的时候，以及SCM系统在分解任务计划的时候，都是在这些工控机和服务器中完成的，这基本上并不影响SCM系统的原有硬件架构。
（2）在SCM的软件实现中，特别是在存储模块的软件实现中，我们必须增加一组功能，也就是时钟同步、任务计划及触发。因为以往的SCM的触发方式多数为中断式触发，也就是在检测端出现异常数据的时候，或者的合闸端的KEY-B输入指令的时候，或者是在网络端接收到动作指令的时候，系统才会出现断路或者其他倒闸操作。现在，我们如果要根据既定的任务模式来进行操作，就必须做到在时间到达某一个点时，触发这个操作。这个时间顺序控制的功能，我们可以设计一个新的硬件模块来实现，也可以在服务器端直接分解，也可以让存储模块直接实现。因为添加新的硬件可能会造成原有模块的报废，服务器端的分解方式，因为牵扯到PC系统的不稳定性，所以也不建议采用，这里重点讨论的是在存储模块添加功能的方式来实现这一功能。因为如果是在存储模块直接实现这一功能，我们只需要更换其中一片ROM 就可以实现了。
（3）时钟同步是在系统原有的时钟模块上，根据网络模块接收的周期性时钟确认信息，对系统的时钟信息进行确认。也就是说，我们需要通过这一功能让所有的系统时钟处于同一个值，这样我们才可以实现任务的分解。任务计划是在FLASH中开辟一块区域，存储一段时间以内的时序指令，当系统时钟到达这一时序点时，这个指令会被自动触发。当时钟同步和计划任务触发程序被重新烧写入这一系统时，这一系统就完全可以执行从SCM的中央控制端发来的指令了。
6. 结束语
SCM系统是工业控制的最基础系统，因为有了SCM的存在，工业自动化才可以成为现实。在电力生产的领域，我们通过对SCM的不断延伸开发，使得电力生产自动化的推进工作得以有条不紊的进行。也将SCM的潜力做尽可能深入的发掘。
参考文献
[1] 徐超. 单片机在平台控制系统中的应用[D]. 哈尔滨工程大学硕士，2011-05-30.
电力传动技术范文3
【关键词】电力机车；牵引传动系统；发展
随着社会的进步和经济水平的提高，对轨道车辆的运输能力提出了更高的要求。轨道车辆的牵引传动技术是轨道车辆的核心技术之一，是保证与提升轨道车辆的技术性能的重要基础。牵引传动技术的发展，推进了轨道车辆的技术总体进步。拥有先进、可靠的牵引传动技术已经成为衡量一个国家的轨道车辆技术水平的重要标志之一。
一、轨道车辆牵引传动系统的简介
轨道车辆的牵引传动系统的基本任务是通过电能和机械能的相互转换，对转动装置进行调速或位置控制。牵引传动技术的发展目的在于改善轨道车辆的牵引和制动性能，提高整个车辆系统工作可靠性和能源使用效率，降低能耗，尽量避免对电网的污染，有效的降低运行成本，满足运营需求。
根据采用的驱动电机，牵引传动系统可分为采用直流牵引电动机的直流传动和采用交流牵引电动机的交流传送。直流牵引电动机的转速易于控制，调节过程平缓，在变速传动领域得到了较为广泛的应用。但是，机械换向器和电刷等的存在，结构比较复杂，极大程度地限制了直流电动机调速控制技术的发展，实现高性能、宽范围的调速控制的难度很高。电力电子器件、微电子处理器以及相关控制理论的发展，脉冲宽度调制技术（PWM）、矢量控制技术、直接转矩控制技术等一系列关键技术突破，促进了交流电动机在轨道车辆上的得到了推广应用。与传统的交-直流传动相比，交流传动技术具有以下优势：
（1）交流传动轨道列车的牵引功率比较高，目前轮周功率最大可达1600kw～1800kW，制动功率可以达到额定牵引功率的水平，粘着系数为0.35～0.45，恒功率范围宽，能够很好的适应于高速、重载等困难牵引要求。
（2）四象限脉冲整流技术的采用，大大提高了电网侧的的功率因数，有效的减少接触网电流，提高资源利用效能，实现轨道车辆系统的绿色低碳化。
（3）交流传动轨道车辆无换向器，结构简单，重量轻，维修保养也比较方便，维护维修费用不到相控轨道车辆的一半，运用成本也降低了30%。
（4）交流传动系统减少谐波含量，等效干扰电流Jp值仅为2A，很大程度的减少了对通信信号的电磁干扰。
二、轨道车辆牵引传动系统的发展
牵引传动技术的发展与电力电子器件的进步密切相关。每当新一代电力电子器件的诞生，牵引传动技术往往都会掀起一场革命浪潮。
自从20世纪60年代器，电子开关器件得到了迅速的发展，由晶体管（SCR）、电力晶体管（GRT）、晶闸管（GTO）、集成门极换流晶闸管（IGCT）到绝缘栅双极晶体管（IGBT）。提高了电子开关的工作电压、电流以及关断频率，降低了功耗，促进了牵引传动系统的发展。
在70年代末期之前，牵引传动系统主要采用快速晶闸管。但是晶闸管存在着明显的缺点，主要体现在：（1）关断增益比较大，普遍在3～5之间，门极关断电流大，门极驱动电路复杂，驱动功率也比较高。（2）需要非常繁杂的开关吸收电路。（3）开关频率比较低，只有200Hz～300Hz。这就导致了变流机组的结构复杂，效率低下，可靠性较差，维修难度也比较高。
由于晶闸管的以上缺点，可以通过两种创新途径进行改良。第一种是结构改进和工艺创新，制做出了集成门极换流晶闸管。集成门极换流晶闸管的性价比很高，可靠性也比较好，采用了强驱动的门极控制技术，显著的提高了晶闸管的性能，也取消了开关吸收电路，简化了结构；加入了缓冲层，把原先的阳极短路结构变为比较薄的透明发射极，减少了硅片厚度，也减少了通态、动态功耗和开关损耗。第二种是混合集成技术，可以把多种不同的器件相结合，相互弥补，获得具有优异综合性能的新器件。绝缘栅双极晶体管是将场效应管和双极型三极管混合集成，进而获得高达几十千赫兹的开关频率，避免了二次击穿问题，也不需要吸收电流，具有电流饱和性等优点。
随着各种高性能电力电子器件的诞生，上世纪80年代中后期，集成门极换流晶闸管应用于大功率交流传动轨道列车，使得车辆的综合性能得到了很大程度的提高。进入上世纪90年代，中高压绝缘栅双极晶体管的问世，使得变流传动机组又得到了更新换代。自2002年起，绝缘栅双极晶体管应用在轻型以及重型城市郊区轨道车辆的牵引传动系统中，之后又在大功率电力机车得到了广泛应用。各种大功率电力电子器件及先进的控制技术出现，确立了现代交流传动技术的优势，使轨道车辆电传动技术发生了根本变革，由直流传动向交流传动转变。
三、结束语
轨道车辆以其客流量大、节能、绿色环保等特点，是各大中型城市的交通问题有效解决措施。随着我国经济水平的增长和城市化进程的日益加快，轨道车辆的技术研究与应用前景日益广阔。为了满足市场的需求，跟上世界牵引传动技术的发展趋势，需要我们结合现状，并进行进一步研究开发，辐射到电气自动化、节能环保等领域，研发出具有自主知识产权的国产高性能牵引传动系统。
参考文献
[1]刘敏杰，王志平.城市轨道车辆直线电机牵引控制系统[J].广东自动化与信息工程，2006，27（1）：1-3，43.
[2]陶生桂，崔俊国.城市轨道车辆电力传动系统及其控制的发展[J].电力机车技术，2001，24（3）：6-9.
电力传动技术范文4
关键字：电气传动；现状；发展
Abstract: electrical transmission is a key part of motor, motor performance, structure, control, motor speed control is the objects of the unceasing study and exploration. Through several decades of research, motor control has achieved the automation, with information technology, intelligent technology advance; electrical transmission technology is facing a technology revolution. This article will focus on the development of electric drive for more detailed discussion.
Key words: electric drive; present situation; development
中图分类号：TS736+.1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-
一、电气传动的定义及优势
1、电气传动，是通过电动机可以把电能转换成机械能，因而可以带动各种不同类型的生产机械，还有交通车辆，包括生活中需要运动的各种物品。人类劳动需要掌握各种机械的帮助，包括推动机械的原动力。
2、电气传动优点
（1）电机的效率高，运转比较经济；
（2）电能的传输和分配比较方便；
（3）电能容易控制，
因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式，成为工业化的重要基础。传动方式的一种，有机械式如摇臂之类，有压力如液压传动，而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。
二、电气传动技术发展
电气传动关键部件是电动机,电动机的性能、结构、控制方式、电动机转速的控制是人们在不断研究和探索的对象。通过几十年的研究,电动机的控制已经实现了自动化,随着信息化、智能化技术的推进,电气传动技术正面临着一场技术的革命。把微电子技术、电力电子技术、传感技术融入到电气传动的领域,这三者构成“大电子体系”,只有这样的大电子体系,才能带动、改造传动产业升级换代。这样的融入把物料流、能源流、信息流三者汇流在一起,形成当代的智能化、信息化传动系统。
（―）数据控制和数据通讯成为现代电气传动控制的主要措施
机械控制是最早的自动控制手段，之后才逐步有了电气控制和电子控制。其中，电子控制在近代的电气传动控制手段中，占的比例很大，所谓电子控制方法主要包括模拟控制和数字控制两种。从上世纪70年代起，耗电少、体积小、成本低、可靠性高、速度快、功能强的大规模集成电路微处理器发展到商品化阶段，电子控制是了新台阶。现代电气传动系统控制器的主要形式是微处理器为核心的数字控制。平时常见的微处理器主要包括单片机，(SCP)、数字信号处理器(DSP)、集成电路(ASIC)，精简指令集计算机(RISC)和包含微处理器的高级专用。
因为除一般的计算功能外，计算机还具有逻辑判断和数值运算的两大功能，所以电子控制中的数字控制和模拟控制相比优点突出：其一是数字控制器能够实现各种比较复杂的控制策略，模拟控制做不到；其二是数字控制系统还可以自诊故障，提高诊断过程的智能化。
反观在模拟控制过程中，在提高系统的稳定性时，一般是使用闭环控制，也就是使用比例积分调节器。这时如果系统突然受到干扰，输出量发生变通过负反馈，由于比例积分调节器的作用，系统的输出量又回到原来的数值。这样只要偏差存在，比例、积分都起作用。在过渡过程中，如输出量出现超调现象，系统会出现振荡现象，若比例作用太强，会使系统不能正常工作。一旦偏差大时，可以只让比例发挥作用，可以迅速减少偏差。偏差低到一定程度后，再将积分投入，以最终消除稳态误差，使得两种作用各得其所，这就避免了相互之间的矛盾，达到提高系统的控制性能之目的。
（二）电力电子变换器是信息流与物质/能量流之间必需的接口
电力电子技术是信息流与物质/能量流之间的重要纽带,如果没有电力电子变换,没有弱电控制强电的接口,则信息始终就是信息,不可能真正用来控制物质生产。现在,电力电子技术的发展正处于壮年期,新的电力电子器件和变换技术仍在不断涌现出来。电力电子器件的发展已经经历过三个平台:晶闸管(SCR),(2)GTR和GTO,(3)IGBT。目前,市场上能够广泛供应的IGBT其电压和电流容量有限,一般只够中、小容量的低压电气传动使用。容量再大时,还得采用GTO,而GTO的可靠性总是不能令人满意的。于是世界上很多电力电子企业和研究所都在努力开发新型的高压功率开关器件,已经问世的有IGCT,IEGT以及3300-6000V的IGBT等。可供中压、大容量电气传动使用。电力电子器件的进一步发展方向是;模块化和集成化、高频化、改善封装、采用新材料(如SiC)等。为电气传动的信息化、智能化的控制提供了重要基础和保障。在电力电子变换器中,用于控制直流电机的主要是由全控器件组成的斩波器或PWM变换器,以及晶闸管相控整流器。用于控制交流电机的主要是变压变频器,其中中、小容量的多为PWM变换器。
随着电力电子变换器的日益普及,谐波和无功电流给供电网造成的“电力公害”越来越值得重视。解决的方法是：
1、采用有源滤波和无功补偿；
2、开发“绿色”电力电子变换器,这种方法要求功率因数可控,各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度,显然这是一种治本的最好办法。
（三）可控交流电气传动逐步取代直流传动
直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。在20世纪大部分年代里,鉴于直流传动具有优越的可控性能,高性能可调速传动一般都用直流电机,而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电机,这种分工在当时已经成为举世公认的格局。直到20世纪70年代,由于采用电力电子交换器的高效交流变频传动开发成功,结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、效率高、转动惯量小的交流笼型电机进入了可调速领域,一直被认为天经地义的交直流传动按调速分动的格局终于被打破了。此后,交流调控传动主要沿着下述三个方向发展和应用:(1)一般性能的节能调速和工艺调速,(2)高性能交流调速系统,(3)特大容量、极高转速的交流传动。
交流调速在国内外发展十分迅速,交流传动中一般采用交-直-交变频。变频调速就是把50Hz的交流电源变成直流电,再把直流电逆变不同频率的交流电,电动机的转速将由变换后的电源频率来控制的调速的方法。
国民经济要可持续发展,就必须节约能量。采用变频调速以后,节约电能的效果是相当可观的,在实际的电气传动中,应用于风机、泵、压缩机的电动机大约占40%,而实际应用变频调速的只占5%左右。
采用变频调速以后,还带来一些设计观念上的变化,我们过去长期以来设计制造电动机的时候主要考虑起动转矩,把起动转矩大当作一个基本出发点。鉴于增加启动电阻就增大了起动转矩,异步电动机定子常采用双笼或深槽结构。在启动的时候,磁场对转子强切割,产生的集肤效应,把转子电流排到外绕组中,外绕组电阻就很大,这样启动电阻就大,以保证足够的起动转矩。这么一来,转子尺寸加大了,不光是转子加大,定子也会加大,等于是材料要多了,重量增加了。有了变频调速后,随频率从低到高的变化,电机的启动转矩自然会变得比较大。这样一来,在电机设计制造思想上,可以摆脱启动转矩的限制,按照新的或者说按变频调速的工况来重新考虑,既可以使电机效率提高,还可以使电动机小型化,这是我们走变频专用机高效的一条重要思路。
电力传动技术范文5
截至目前，古典控制方法一直都无法被人工智能控制技术所取代。但是随着时代的进步和发展，现代控制理论也日臻完善，人工智能软件技术(包括遗传算法、模糊神经网络、模糊控制以及人工神经网络等)逐渐取代了传统的控制器设计常规技术。这些方法有着许多的共同之处:都要具备不同类型和数量的描述特性和系统的“apriori”技术。这些方法都有着显著的优势，所以工业界都做出了不断的尝试，旨在进一步开发和使用这类方法，但是工业界又急于开发该系统，从而使其性能更加优异，系统更加简单、易操作。直流传动的控制程序较为简单，在过去得到了较为广泛的应用。但是不可忽视的是，它们有着难以克服的限制性因素，而且随着DSP技术的不断进步和发展，直流传动的优势逐渐隐没，性能更高的交流传动逐渐取代了直流传动。但近几年，部分厂商逐渐改良工艺，更高性能的直流驱动产品涌入市场，但是人工智能技术却鲜少提及。在未来几年，使用人工智能的直流传动技术将在更大范围内得到推广和普及。
交流传动瞬态转矩具备较高的使用性能，它有着较强的控制性，仅次于直流电机。目前，直接转矩控制(DTC)和矢量控制(VC)是比较常见的高性能交流传动控制方法。当前，不少厂商都顺应市场形势，相继推出了矢量控制交流传动产品，而且无速度传感器的矢量控制产品也大量上市。在性能较高的驱动产品中广泛使用AI技术，将会进一步提高产品的使用性能，截至目前，仅有两个厂家在其生产的产品中运用人工智能(AI)控制器。而在十五年前，日本和德国的研究人员提出了直接转矩控制这一概念，经过了十年的发展演变过程，ABB公司面向市场，将直接转矩控制的传动产品引入市场，让人们能够直接感受直接转矩控制的优势，从而开展相关的研究。可以预见，人工智能技术将会运用到直接转矩控制中，常规的电机数学模型将会被替代，从而退出市场。
人工智能控制器主要分三种类型，即:增强学习型、非监督型和监督型。当前，常规的监督学习型神经网络控制器的学习算法和拓扑结构已基本成型，这在一定程度上限制了此种结构控制器的生产和使用，导致计算机计算时间增长，而且常规非人工智能学习算法在具体应用上效果不明显。而要克服这些困难，最好的办法就是采用试探法和适应神经网络。常规模糊控制器的模糊规则表和规则初值是“a－priori”型，这加剧了调整难度。假若该系统无有效的“a－priori”信息作为支撑，那么将导致系统陷入瘫痪。而要有效克服此类缺陷和困难，就可以运用自适应模糊神经控制器，保证系统的正常运转。
二、电力系统中的智能控制
当前，世界各地的专家和学者都将眼光聚焦于智能控制理论的研究，研究表明，只要合理运用智能系统，就能在很大程度上提高电力系统控制水平，推动我国电力传动系统步入新的阶段。市面上广泛使用的交直流传动系统在控制技术和手段上已日臻成熟，闭环控制、矢量控制都有着较好的运用前景。PID控制法作为最新的控制方法，能较好地完成数学建模需承担的控制任务，但是在具体实践中，电力传动系统表现出较强的不稳定性，随工作状态的变化，电机参数也不断变化着，这加剧了传统建模控制的难度。
电力传动技术范文6
关键词 矿用车辆;动力性能测试;电力测功机
中图分类号U46 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)26-0053-02
The Design of Dynamic Performance Testboard for Mining Vehicles
BAI Lei
Taiyuan Branch of China Coal Research Institute,Taiyuan030006
Abstract According to study the structure and the power performance of mining vehicle performance, this paper analysis the function and purpose of the test stand which used to inspection and test the power performance of mining vehicle performance. And discuss the principle and main components of the test stand. Through analysis the transmission of mine vehicle, this paper put emphasis on researching the type of loading device of the test stand.
Keywords mine vehicle;test of power performance;electrical dynamometer
0 引言
矿用车辆作为特种车辆,在我国的矿山建设中发挥越来越重要的作用,国内从事矿用车辆的生产和研发的企业较少,目前对该类车辆的整车出厂检测和科研试验都为室外道路测试。虽说道路测试具有很多优点,但室内台架测试法有效率高、不受环境影响、占地少的突出优点,更能适应目前矿用车辆企业的生产和科研需要。目前国内矿用车辆的整车性能测试还未采用台架测试这一方法,我们研究设计矿用车辆动力性能测试台,用来对车辆的动力性能进行出厂检测和试验研究,为整车质量保证和动力性能的研究提供良好的测试平台。
1 动力性能测试台的功能和用途
通过在动力性能测试台上模拟车辆道路行驶工况的方法,不仅可以测试车辆的动力性能,也可以测试各种规定工况下的燃油经济性和排放指标。具有以下多种动力性能试验和检测功能:
车辆底盘输出外特性的测试;
车辆最大牵引力、最大功率测试;
车辆最高车速测试;
底盘传动系阻力试验及传动效率;
车辆加速性能测试;
发动机冷却系统的热平衡试验。
2 动力性能测试台的工作原理
车辆在测试台上进行动力性能测试时,车辆是停放在试验台上。这与车辆在道路上行驶完全不同,通过在试验台上模拟车辆道路运行工况,要模拟出车辆的运动惯性和行驶阻力。测试台通过惯性飞轮或电惯量来模拟车辆的运动惯性,对于车辆在运行中所受的空气阻力、滚动阻力及爬坡阻力等,则采用功率吸收装置来模拟,功率吸收装置可以模拟多工况的车辆运行阻力。
3 动力性能测试台的基本结构[1]
动力性能测试台的主要由:框架、滚筒、功率吸收装置、数据采集与控制系统及附属装置等组成。
框架是动力性能测试台的基础,主要用来安装测试台的滚筒及其它部件,一般用钢板和型钢焊接而成,可以坐落在地坑内也可以放置在地面上。
滚筒是用来模拟路面的,即以滚筒的表面取代路面,车辆的轮胎安置在滚筒上,车轮旋转带动滚筒旋转,滚筒的表面相对于汽车作旋转运动。为了使滚筒表面能满足模拟实际道路,采用特种工艺使滚筒的表面附着系数大于一般的实际道路附着系数。
功率吸收装置也叫加载装置,用于吸收和测量汽车驱动轮的输出功率,实质是一个加载装置,可模拟出汽车在道路上行驶时所受的各种阻力,使汽车受力情况如同在道路上行驶时一样。
数据采集与控制系统主要由测速传感器、测力传感器和控制装置组成,测试台在工作时通过传感器采集速度和驱动力值。通过控制装置可实现恒速和恒扭控制,控制功率吸收装置,实现车辆各种工况的阻力和惯性的模拟。
4 功率吸收装置的选用分析
功率吸收装置为动力性能台架的关键部件,主要类型有电涡流式、水力式和电力式,它涉及到性能测试的功能、适应范围、控制性能、成本、结构和测试精度等。目前常采用的功率吸收装置为电涡流式和电力式,即电涡流测功机和电力测功机。
矿用车辆由于其主要用在矿区,道路状况一般较差,载荷突变的情况较多,车辆使用工况变化频繁,主要为低速重载爬坡,对动力输出要求较高,需要低速大牵引力的动力特性,常用工况也是低速工况。液力机械传动由于具有防止过载熄火、低速大扭矩等特点,更能适应矿用车辆的多变工况,故该类型车辆常采用液力机械传动,这种传动方式与道路汽车不同,道路车辆多采用机械传动方式。
由于矿用车辆常用工况为低速工况,因此在动力性能测试时,更关注它低速段的工况,如图1所示,某矿用车辆的牵引特性如图所示,从图中可以看出在各档位,车辆速度越低其牵引力越大,在接近零速时牵引力达到最大,此牵引力是液力机械车辆的一个重要指标,也是检测和试验研究时所要测试的一个重要指标。
电涡流测功器主要由定子和转子两部分组成。定子产生磁场,在铁芯与转子间隙处就有磁力线通过,金属转子转动时切割磁力线,在转盘内产生电涡流,从而使转子受到一个负荷力矩,力矩的方向和滚筒旋转的方向相反,成为制动力矩起到加载作用。图2是电涡流测功机的功率和扭矩特性曲线。在低速时由于转速不高,不能产生足够的涡流,以致制动力矩较小。随着转速的提高,制动力矩从0逐渐增大,当转速到达额定转速的最低值时,扭矩达到最大值。在额定转速范围内,由于吸收功率的恒定,所以扭矩随着转速的增加而减小[1]。
电力测功机主要由电机和变频器组成,电机在变频器的控制下可电动、发电两种方式运行,其加载特性就是电机的特性。随着电力电子技术的发展,交流传动系统在静、动态性能上得到了显著提高,可与直流传动相媲美,并且交流电力测功机不存在换向器问题,因而结构简单,可靠性高。交流电机的特性从零速至额定转速为恒扭矩特性,额定转速至最高转速为恒功率特性,如图3所示。
通过对比电涡流机、电力测功机和车辆的底盘输出特性,可以看出电涡流由于其低速无法加载的特性,无法满足车辆低速测试要求,而电力测功机的低速大扭矩和高速恒功率特性和车辆底盘特性正好符合。
为了更好地对矿山车辆的动力性能检测和研究,在矿山车辆动力性能测试台上,我们选择交流电力测功机作为功率吸收装置。同时其较电涡流测功机还有以下优点:
1)节能
电涡流测功机工作时车辆产生的机械能转化为热能由冷却系统把热量带走,产生的能量不能回收,转换过程中亦需耗费能量。而电力测功机却可以把车辆产生的机械能转换为电能回馈到内部电网,测试时电力测功机是发电机状态。随着性能测试台使用率越高,节能效果也越好。
2)可作为电动机使用
在动力性能测试时,还需要做传动系统和台体的损耗试验,如果选用电涡流测功机的话,还需配套反拖电机。而电力测功机本身可以作为电动机使用。
3)惯性模拟
加速性能作为车辆动力性能评价和试验的指标之一,是车辆动力性能测试的主要内容之一。采用电蜗流测功机,需通过飞轮来模拟车辆的惯性力,车辆的质量不同需要的飞轮不同,使得测试台结构变得复杂。采用电力测功机可以取消飞轮,使得测试台结构简单和控制精确。
5 结论
矿用车辆动力性能测试台是为了车辆的出厂检测和试验研究设计,可以为矿用车辆的质量保证和技术研究提供测试平台,实现矿用车辆的室内台架测试的方式。测试台要依据矿用车辆的结构特点和传动方式设计,尤其是功率吸收装置的选型,选用电力测功机作为功率吸收装置,更能适应矿用车辆动力性能检测和试验研究的需要。
