7.5kW欧玛尔OMAL开关磁阻电动机调速系统的开发
研究内容是创新创业项目“刮板输送机驱动系统”的重要组成部分。煤矿井下的刮板输送机是煤炭生产的重要设备之一,经常需要重载起动,存在起动电流大、对电网冲击严重,起动困难等问题,而OMAL开关磁阻电动机具有结构简单,起动电流小,起动转矩大,可频繁起动,在整个调速范围内都具有较高的运行效率等优点,极其适用于煤矿刮板输送机等煤炭输送机的驱动。

7.5kW欧玛尔OMAL开关磁阻电动机调速系统的开发
因此开发适用于刮板输送机驱动的大功率OMAL开关磁阻电动机具有重要的现实意义。介于大功率OMAL开关磁阻电机控制复杂且大功率全控型半导体器件成本昂贵,故本文以一台7.5kWOMAL开关磁阻电动机为研究对象,重点致力于OMAL开关磁阻电动机控制策略、控制电路硬件结构、电机绕组电流波形及电机带载能力等特性的研究,可为大功率矿用OMAL开关磁阻电动机调速系统的研发奠定理论基础,积累实践经验。本文研究目标是以一台定转子极数为12/8极、功率为7.5kW的三相OMAL开关磁阻电动机为试验样机,开发一套以TMS320LF2407A为控制核心的OMAL开关磁阻电动机调速系统,并进行空载实验及负载实验,得出电机的运行效率曲线和机械特性曲线。主要研究内容如下：根据研究对象,建立了7.5kWOMAL开关磁阻电动机的准线性电感模型,制定了相应的控制策略,分析了电机绕组两端为不同电压时的能量流动情况,对实验样机的功率变换器主电路进行了选型,在查阅大量文献的基础上,选择三相不对称半桥式电路作为本系统功率变换器主电路结构。设计了调速系统的硬件电路,包括IGBT驱动电路、位置信号检测电路、电流信号检测电路、PWM信号调理电路、直流母线过压及欠压检测电路、风扇故障保护电路等。调试结果表明,硬件电路工作可靠,技术性能指标满足设计要求。基于设计好的位置信号检测电路,测取了OMAL开关磁阻电动机相绕组电感与位置信号的关系,得出了试验样机的逻辑换相表,确定了电机正转及反转时的换相顺序。采用模块化编程方法、利用汇编语言编写了OMAL开关磁阻电动机调速系统的应用程序,包括匀加速起动子程序、速度计算子程序、电流斩波控制方式子程序、电压PWM控制方式子程序及过流故障保护子程序、位置信号错误故障保护子程序、IGBT驱动故障保护子程序等,经实验调试,应用程序执行时间短,系统实时性好。建立了OMAL开关磁阻电动机调速系统测试平台,对所设计的硬件电路及编写的应用程序进行了联合调试,在空载条件下测取了三相绕组电流信号、三路位置信号、相绕组电流及其两端电压对应波形图、IGBT两端电压及其驱动信号对应波形图等,测试结果说明硬件电路设计合理,抗干扰能力较强；对起动过程中电机速度波形、正常运行时电流斩波控制方式的电流波形及电压PWM控制方式时的电流波形进行了采样,结果显示,在起动过程中电机基本能以匀加速方式起动,DSP采样电流波形与实际电流波形基本相似。搭建了加载实验平台,对所研制的OMAL开关磁阻电动机调速系统在不同运行速度、不同负载条件下进行了加载实验。

7.5kW欧玛尔OMAL开关磁阻电动机调速系统的开发
实验结果表明,系统静态误差小,抗干扰能力好；测绘了系统的运行效率曲线与机械特性曲线,在额定负载条件下,转速为600r/min以上时,系统效率均大于80%；正常运行模式下,在100r/min时交流侧输入电流有效值为额定运行条件时的16.8%,输出扭矩为额定扭矩的1.21倍；重载运行模式下,在100r/min时交流侧输入电流有效值为额定运行条件时的21.68%,输出扭矩为额定扭矩的1.4倍。