礦用蓄電池電機車調(diào)速與能量回饋系統(tǒng)的研究.pdf

1、礦用電機車作為礦山主要的輔助運輸設備，承擔著矸石、設備、人員的運輸任務，但是礦用電機車技術(shù)發(fā)展滯后。直流礦用電機車的電機易產(chǎn)生火花對防爆性要求較高。而且，直流電機車一般采用分級調(diào)速和能耗制動方式，能量無法回收。交流礦用電機車采用的異步電機功率因數(shù)低，導致能量利用率較低。而永磁同步電機采用電氣換向，并具有轉(zhuǎn)矩大，功率因素高，能量易回收的優(yōu)勢。為了提高礦用電機車的驅(qū)動性能和電池組能量利用率，本文以使用永磁同步電機的礦用電機車為研究對象，對其

2、調(diào)速和能量回饋系統(tǒng)進行分析與研究。
　　首先，根據(jù)礦用電機車的參數(shù)和實際工況，選用永磁同步電機作為牽引電機。并對比永磁同步電機常用的DTC和FOC兩種調(diào)速控制策略優(yōu)劣，確定采用FOC控制策略對電機車進行調(diào)速。在FOC控制策略中，位置傳感器是實現(xiàn)調(diào)速的重要組成部分，但在潮濕和高污染的煤礦環(huán)境易受影響。本文采用PLL轉(zhuǎn)子位置檢測方法配合高頻脈振注入法替代機械式位置傳感器，提高系統(tǒng)抗干擾能力。然后，分別從礦用電機車的機械制動過程、電機的

3、回饋過程、回饋能量的計算理論、電機車回饋系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)四個角度對能量回饋系統(tǒng)進行了分析。最終，確定了在回饋系統(tǒng)采用雙向半橋式DC-DC電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)制動能量的回收。
　　最后，對調(diào)速系統(tǒng)和制動回饋系統(tǒng)進行了仿真驗證。在調(diào)速系統(tǒng)中設計了PWM波產(chǎn)生模塊、坐標轉(zhuǎn)換模塊和鎖相環(huán)位置觀測器，同時詳細分析了PI調(diào)節(jié)過程。在制動回饋系統(tǒng)中，對雙向DC-DC變換器采用外環(huán)電壓調(diào)節(jié)和內(nèi)環(huán)電流調(diào)節(jié)，控制母線端電壓和電源端電壓電流的穩(wěn)定。各子模塊逐一驗證