矿井交流提升机新型动力制动电源

论文摘要

本文以鸡西矿务局滴道煤矿副井交流提升机为控制对象,设计了以DSP为控制核心的全数字动力制动电源样机装置,力图解决传统的动力制动电源存在的分立元件多、精度低、调试复杂、制动可靠性差以及维修困难等问题,达到推动生产技术进步,提高矿井交流提升机控制系统的可靠性。论文论述了动力制动电源的主电路的设计方法,基于FSP的全桥零电压零电流开关(ZVZCS)DC/DC移相变换的动力制动电源的数字控制实现方法,通过对转速反馈信号的测量以及电源输出电流测量送入DSP后,经过数字PID运算作为移相角度的控制信号,实现对动力制动电源的控制,实践表明前桥臂实现零电压(ZVS),后桥臂实现零电流(ZCS),全桥零电压零电流开关(ZVZCS)DC/DC移相变换的动力制动电源开关范围大,满载效率达到93.2%,性能有了明显提高,能满足煤矿安全生产的要求。本文首先概述了矿井提升机动力制动系统的基本原理,系统方案选择及制动电源的参数要求和技术指标;其次阐述了系统硬件电路的设计:包括主电路原理及各器件的选择和控制电路的硬件设计;接着论述了控制电路数字化实现的过程,即双闭环控制系统原理,数字PID控制器设计,及系统主要软件流程;最后对设计的样机进行试验,得出系统的试验波形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 动力制动原理
• 1.2 课题研究的背景和意义
• 1.3 研究现状与发展
• 1.3.1 国外矿井提升机电控系统的概况
• 1.3.2 国内矿井提升机电控系统的概况
• 1.4 本论文所做的工作
• 1.5 论文结构的安排
• 第二章 提升机动力制动系统概述
• 2.1 矿井提升机制动系统概述
• 2.1.1 矿井提升机盘闸式制动
• 2.1.2 矿井提升机动力制动
• 2.2 制动电源方案选择
• 2.2.1 设计方案一
• 2.2.2 设计方案二
• 2.3 制动电源参数要求和技术指标
• 2.3.1 制动电源的参数要求
• 2.3.2 制动电源的技术指标
• 第三章 系统硬件电路设计
• 3.1 系统的组成框图及工作原理
• 3.2 系统主电路设计
• 3.2.1 主电路的工作原理
• 3.2.2 整流二极管选择
• 3.2.3 主电路器件开关元器件的选择
• 3.2.4 高频变压器的设计
• 3.2.5 直流滤波电感、电容的计算
• 3.2.6 输出滤波电感计算
• 3.3 控制电路设计
• 3.3.1 DSP外围电路设计
• 3.3.2 传感器电路的设计
• 3.3.3 速度检测电路设计
• 3.3.4 电流检测调理电路的设计
• 3.3.5 驱动电路设计
• 3.3.6 保护电路设计
• 3.3.7 单片机键盘和显示电路设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 控制算法的数字化实现
• 4.1 制动系统双闭环控制系统原理
• 4.1.1 系统工作原理
• 4.1.2 移相全桥变换器的数学模型
• 4.1.3 主控芯片TMS320F2812功能简介
• 4.2 制动系统控制系统的数字控制
• 4.2.1 制动系统控制流程
• 4.2.2 移相角的产生方法
• 4.2.3 数字PID控制器
• 4.2.4 增量型PID控制器
• 4.3 系统软件流程
• 4.3.1 系统主程序流程
• 4.3.2 系统生成PWM脉冲中断流程
• 4.3.3 增量型PID算法流程
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统性能分析
• 5.1 系统性能指标
• 5.2 实验结果分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介