權(quán)利要求書： 1.一種變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，應(yīng)用于礦用皮帶輸送機(jī)，其特征在于：所述皮帶輸送機(jī)包括動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒以及皮帶，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；

皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，每二變頻一體機(jī)通過動(dòng)力滾筒同軸剛性連接后與其他變頻一體機(jī)通過所述皮帶柔性傳動(dòng)連接；

控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器通信連接多個(gè)所述變頻一體機(jī)，以控制變頻一體機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及運(yùn)行轉(zhuǎn)速；

每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，和/或同軸剛性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)矩控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)矩跟蹤方法控制所述二變頻一體機(jī)的功率平衡，和/或通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法控制通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的所述二變頻一體機(jī)的功率平衡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，矢量控制過程具體包括：將三相定子電流變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流后，轉(zhuǎn)換得到電壓模型下的轉(zhuǎn)子磁鏈以觀測(cè)轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速；

根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速和實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速的差值通過PI調(diào)節(jié)輸出設(shè)定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)輸出電壓設(shè)定值；

通過SPWM調(diào)制和死區(qū)補(bǔ)償產(chǎn)生變頻器控制電壓脈沖信號(hào)，以控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)跟隨所述遠(yuǎn)程控制器的設(shè)定轉(zhuǎn)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述矢量控制過程還包括：通過辨識(shí)在線電機(jī)參數(shù)識(shí)別異步電機(jī)的實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)作為矢量控制過程中的電機(jī)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，所述實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)包括：定子電阻Rs、轉(zhuǎn)子電阻Rr、定子電感Ls、轉(zhuǎn)子電感Lr、定轉(zhuǎn)子互感Lm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線電機(jī)參數(shù)包括：其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線電機(jī)參數(shù)與實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表示為如下計(jì)算模型：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法表示為如下計(jì)算模型：其中，ωe為實(shí)際輸出的目標(biāo)角速度，ωe0為遠(yuǎn)程控制器配置的變頻一體機(jī)的目標(biāo)角速度，k為下垂系數(shù)，Te為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，Tr＝Lr/Rr是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩跟蹤方法具體為：工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)獲取工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)發(fā)送的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制實(shí)時(shí)跟蹤所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，使轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩跟蹤方法還包括：配置工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速限制幅度，所述轉(zhuǎn)速限制幅度為工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的一預(yù)設(shè)比例范圍。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)比例范圍配置為90％～110％。

10.一種礦用皮帶輸送機(jī)，其特征在于，包括：

動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒以及皮帶，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；

驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，所述變頻一體機(jī)采用如權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

說明書： 變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)及礦用皮帶輸送機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及變頻調(diào)速控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)及礦用皮帶輸送機(jī)。背景技術(shù)[0002] 隨著礦用生產(chǎn)設(shè)備帶式輸送機(jī)的技術(shù)發(fā)展，帶式輸送機(jī)朝著高速、長(zhǎng)距離、智能化、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。在提升了運(yùn)載量和效益的同時(shí)，必然對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總驅(qū)動(dòng)功率要求較傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)更大，此時(shí)若仍然采用傳統(tǒng)的單變頻一體機(jī)驅(qū)動(dòng)，一方面不滿足設(shè)備選型時(shí)的小型化標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也不利于成本控制；另一方面當(dāng)單變頻一體機(jī)故障時(shí)將會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)，降低系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，因此采用多變頻一體機(jī)來驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)距離、高速帶式輸送機(jī)是必要的。因?yàn)樽冾l一體機(jī)應(yīng)用的特殊優(yōu)勢(shì)，多變頻一體機(jī)越來越多的應(yīng)用于礦用帶式輸送機(jī)。[0003] 對(duì)于多變頻一體機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)來說，如果忽略各種外部和一些不可控因素的影響，各變頻一體機(jī)在驅(qū)動(dòng)總負(fù)載的過程中，應(yīng)保持相同的輸出功率。但帶式輸送機(jī)作為一個(gè)大型復(fù)雜非線性的控制系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用和運(yùn)行過程中，由于受到滾筒圍包角、直徑等靜態(tài)因素和皮帶張力變化、負(fù)載擾動(dòng)、每個(gè)變頻一體機(jī)外特性的差異、設(shè)備的制造和安裝誤差、載荷變化等因素的影響，會(huì)造成變頻一體機(jī)負(fù)載功率的失衡，以致偏載燒壞過載運(yùn)行的變頻一體機(jī)等事故，所以要求各驅(qū)動(dòng)單元能做到合理地分配驅(qū)動(dòng)功率來實(shí)現(xiàn)每臺(tái)變頻一體機(jī)的功率平衡。[0004] 現(xiàn)有的變頻一體機(jī)功率平衡控制策略沒有考慮電機(jī)參數(shù)變化對(duì)單臺(tái)變頻一體機(jī)實(shí)際輸出功率與算法計(jì)算輸出功率的差值影響，在異步電機(jī)矢量控制策略中電機(jī)參數(shù)對(duì)異步電機(jī)的控制性能影響較大，運(yùn)行過程中異步電機(jī)參數(shù)并不是一成不變的。由于礦用帶式輸送機(jī)存在沖擊性負(fù)載且負(fù)載跨度大的特殊工況，所以兩臺(tái)柔性連接的變頻一體機(jī)在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩限幅的轉(zhuǎn)速控制下很難保證功率平衡。另外，對(duì)于通過滾筒同軸剛性連接的兩臺(tái)變頻一體機(jī)，一臺(tái)變頻一體機(jī)采用轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，另一臺(tái)變頻一體機(jī)采用跟隨轉(zhuǎn)速控制模式下變頻一體機(jī)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，但是當(dāng)剛性連接部件斷裂時(shí)運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩模式下的變頻一體機(jī)會(huì)出現(xiàn)飛車的安全事故。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對(duì)以上問題，為了更好的實(shí)現(xiàn)多變頻一體機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)的功率平衡，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)及礦用皮帶輸送機(jī)，通過結(jié)合對(duì)單臺(tái)變頻一體機(jī)的控制、對(duì)皮帶連接的二變頻一體機(jī)的控制、對(duì)滾筒同軸剛性連接變頻一體機(jī)的控制及具備防飛車控制的工作在轉(zhuǎn)矩模式下的變頻一體機(jī)控制，提高了多臺(tái)變頻一體機(jī)之間的功率平衡性。[0006] 第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，應(yīng)用于礦用皮帶輸送機(jī)：[0007] 所述皮帶輸送機(jī)包括動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒以及皮帶，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；[0008] 皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，每二變頻一體機(jī)通過動(dòng)力滾筒同軸剛性連接后與其他變頻一體機(jī)通過所述皮帶柔性傳動(dòng)連接；[0009] 控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器通信連接多個(gè)所述變頻一體機(jī)，以控制變頻一體機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及運(yùn)行轉(zhuǎn)速，變頻一體機(jī)也反饋運(yùn)行狀態(tài)信息至遠(yuǎn)程控制器以便于進(jìn)行監(jiān)控；[0010] 每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，以減小單臺(tái)變頻一體機(jī)的實(shí)際輸出功率與算法計(jì)算輸出功率的誤差，和/或同軸剛性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)矩控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)矩跟蹤方法控制所述二變頻一體機(jī)的功率平衡，和/或通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法控制通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的所述二變頻一體機(jī)的功率平衡。

[0011] 在其中一些實(shí)施例中，每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，矢量控制過程具體包括：[0012] 將三相定子電流變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流后，轉(zhuǎn)換得到電壓模型下的轉(zhuǎn)子磁鏈以觀測(cè)轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速；[0013] 根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速和實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速的差值通過PI調(diào)節(jié)輸出設(shè)定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)輸出電壓設(shè)定值；[0014] 通過SPWM調(diào)制和死區(qū)補(bǔ)償產(chǎn)生變頻器控制電壓脈沖信號(hào)，以控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)跟隨所述遠(yuǎn)程控制器的設(shè)定轉(zhuǎn)速。

[0015] 在其中一些實(shí)施例中，所述矢量控制過程還包括：[0016] 通過辨識(shí)在線電機(jī)參數(shù)識(shí)別異步電機(jī)的實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)作為矢量控制過程中的電機(jī)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，所述實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)包括：定子電阻Rs、轉(zhuǎn)子電阻Rr、定子電感Ls、轉(zhuǎn)子電感Lr、定轉(zhuǎn)子互感Lm。

[0017] 在其中一些實(shí)施例中，所述在線電機(jī)參數(shù)包括：[0018][0019] 其中，[0020] 在其中一些實(shí)施例中，所述在線電機(jī)參數(shù)與實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表示為如下計(jì)算模型：[0021][0022] 在其中一些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法表示為如下計(jì)算模型：[0023][0024] 其中，ωe為實(shí)際輸出的目標(biāo)角速度，ωe0為遠(yuǎn)程控制器配置的變頻一體機(jī)的目標(biāo)角速度，k為下垂系數(shù)，Te為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，Tr＝Lr/Rr是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。[0025] 在其中一些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)矩跟蹤方法具體為：工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)獲取工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)發(fā)送的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制實(shí)時(shí)跟蹤所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，使轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)相同。[0026] 在其中一些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)矩跟蹤方法還包括：[0027] 配置工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速限制幅度，所述轉(zhuǎn)速限制幅度為工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的一預(yù)設(shè)比例范圍。[0028] 在其中一些實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)比例范圍配置為90％～110％。[0029] 第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N礦用皮帶輸送機(jī)，包括：[0030] 動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒以及皮帶，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；[0031] 驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，所述變頻一體機(jī)采用如上第一方面所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

[0032] 相比于相關(guān)技術(shù)，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)及礦用皮帶輸送機(jī)，通過結(jié)合單臺(tái)變頻一體機(jī)的控制策略、通過皮帶柔性連接的兩臺(tái)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制變頻一體機(jī)的控制策略、兩臺(tái)通過滾筒同軸剛性連接變頻一體機(jī)的控制策略及具備防飛車控制的工作在轉(zhuǎn)矩模式下的變頻一體機(jī)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)多變頻一體機(jī)的功率控制，提高了矢量控制的穩(wěn)定性和算法計(jì)算出的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確性，減小單臺(tái)變頻一體機(jī)實(shí)際輸出功率與算法計(jì)算輸出功率的誤差，保證了通過皮帶柔性連接的兩臺(tái)變頻一體機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的同步性，又提高了這兩臺(tái)變頻一體機(jī)之間的功率平衡性。[0033] 本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在以下附圖和描述中提出，以使本申請(qǐng)的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)更加簡(jiǎn)明易懂。附圖說明[0034] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：[0035] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率平衡控制系統(tǒng)原理示意圖；[0036] 圖2是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的矢量控制的工作原理示意圖；[0037] 圖3是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩跟蹤方法的原理示意圖。具體實(shí)施方式[0038] 為了使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行描述和說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本申請(qǐng)，并不用于限定本申請(qǐng)?；诒旧暾?qǐng)?zhí)峁┑膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。[0039] 顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些示例或?qū)嵤├?，?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖將本申請(qǐng)應(yīng)用于其他類似情景。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作出的努力可能是復(fù)雜并且冗長(zhǎng)的，然而對(duì)于與本申請(qǐng)公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本申請(qǐng)公開的內(nèi)容不充分。[0040] 在本申請(qǐng)中提及“實(shí)施例”意味著，結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以包含在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中的各個(gè)位置出現(xiàn)該短語并不一定均是指相同的實(shí)施例，也不是與其它實(shí)施例互斥的獨(dú)立的或備選的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯式地和隱式地理解的是，本申請(qǐng)所描述的實(shí)施例在不沖突的情況下，可以與其它實(shí)施例相結(jié)合。[0041] 除非另作定義，本申請(qǐng)所涉及的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本申請(qǐng)所涉及的“一”、“一個(gè)”、“一種”、“該”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，可表示單數(shù)或復(fù)數(shù)。本申請(qǐng)所涉及的術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”以及它們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含；例如包含了一系列步驟或模塊(單元)的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可以還包括沒有列出的步驟或單元，或可以還包括對(duì)于這些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。本申請(qǐng)所涉及的“連接”、“相連”、“耦接”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。本申請(qǐng)所涉及的“多個(gè)”是指兩個(gè)或兩個(gè)以上?！昂?或”描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，“A和/或B”可以表示：?jiǎn)为?dú)存在A，同時(shí)存在A和B，單獨(dú)存在B這三種情況。字符“/”一般表示前后關(guān)聯(lián)對(duì)象是一種“或”的關(guān)系。本申請(qǐng)所涉及的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅僅是區(qū)別類似的對(duì)象，不代表針對(duì)對(duì)象的特定排序。[0042] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的功率平衡控制系統(tǒng)原理示意圖，參考圖1所示，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)，應(yīng)用于礦用皮帶輸送機(jī)，包括：[0043] 皮帶輸送機(jī)包括動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒以及皮帶，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；[0044] 皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，每二變頻一體機(jī)通過動(dòng)力滾筒同軸剛性連接后與其他變頻一體機(jī)通過所述皮帶柔性傳動(dòng)連接；如圖1所示，驅(qū)動(dòng)裝置包括第一變頻一體機(jī)、第二變頻一體機(jī)、第三變頻一體機(jī)及第四變頻一體機(jī)，所述第一變頻一體機(jī)與第二變頻一體機(jī)、所述第三變頻一體機(jī)與第四變頻一體機(jī)分別通過動(dòng)力滾筒同軸剛性連接，第一變頻一體機(jī)與第三變頻一體機(jī)通過皮帶柔性傳動(dòng)連接。[0045] 控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器通信連接多個(gè)所述變頻一體機(jī)，以控制變頻一體機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及運(yùn)行轉(zhuǎn)速，變頻一體機(jī)也反饋運(yùn)行狀態(tài)信息至遠(yuǎn)程控制器以便于進(jìn)行監(jiān)控；[0046] 每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，以減小單臺(tái)變頻一體機(jī)的實(shí)際輸出功率與算法計(jì)算輸出功率的誤差，和/或同軸剛性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)矩控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)矩跟蹤方法控制所述二變頻一體機(jī)的功率平衡，和/或通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的二變頻一體機(jī)的控制器利用轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法控制通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的所述二變頻一體機(jī)的功率平衡；轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)矩控制模式是指一臺(tái)變頻一體機(jī)運(yùn)行在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)模式，另一臺(tái)變頻一體機(jī)運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩控制模式；轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式是指二變頻一體機(jī)均運(yùn)行在轉(zhuǎn)速控制模式下。

[0047] 本申請(qǐng)實(shí)施例中，每一所述變頻一體機(jī)的控制器結(jié)合矢量控制和在線電機(jī)參數(shù)辨識(shí)控制每一所述變頻一體機(jī)，參考圖2所示，圖中所示的變頻一體機(jī)矢量控制系統(tǒng)的工作原理具體包括：[0048] 將三相定子電流通過坐標(biāo)變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流，然后依據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈方程，基于對(duì)定子反電動(dòng)勢(shì)的積分，再通過補(bǔ)償算法，得到電壓模型下的轉(zhuǎn)子磁鏈，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速的觀測(cè)。[0049] 按照設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值通過PI調(diào)節(jié)輸出給定轉(zhuǎn)矩電流，再通過勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流PI控制輸出電壓設(shè)定值，再經(jīng)過三相空間矢量合成SPWM調(diào)制和死區(qū)補(bǔ)償后產(chǎn)生變頻器控制電壓脈沖信號(hào)，控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)跟隨遠(yuǎn)程控制器設(shè)定值；具體的三相到兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、PI調(diào)節(jié)、SPWM調(diào)制、死區(qū)補(bǔ)償是電機(jī)矢量控制過程的已有算法，在此不做詳細(xì)贅述。[0050] 其中，按照轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，可知ψrM＝ψr、ψrT＝0，可得轉(zhuǎn)子磁鏈方程如下：[0051][0052] 式中isM、isT分別為定子電流在MT軸分量，irM、irT分別為轉(zhuǎn)子電流在MT軸分量，ψrM、ψrT分別為轉(zhuǎn)子磁鏈在MT軸分量，Lm為定轉(zhuǎn)子互感，Lr為轉(zhuǎn)子電感。[0053] 同理，由短接的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條可得urM＝urT＝0，進(jìn)一步簡(jiǎn)化異步電機(jī)的電壓方程可得：[0054][0055] 式中usM、usT分別是定子電壓在MT軸分量，urM、urT分別是轉(zhuǎn)子電壓在MT軸分量，ψsM、ψsT分別是定子磁鏈在MT軸分量，Rs是定子電阻，Rr是轉(zhuǎn)子電阻，p是微分算子，ωe是同步角頻率，ωr是轉(zhuǎn)子角頻率。[0056] 異步電機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式如下：[0057][0058] 式中P是電機(jī)的極對(duì)數(shù)。[0059] 結(jié)合上式(1)和上式(2)，能夠求出轉(zhuǎn)子磁鏈和滑差角頻率表達(dá)式為：[0060][0061][0062] 其中，Tr＝Lr/Rr是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。[0063] 基于此，電機(jī)參數(shù)是異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制的重要組成部分，但在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)參數(shù)會(huì)隨著運(yùn)行環(huán)境變化，如電機(jī)在不同溫度下的電機(jī)的定轉(zhuǎn)子電阻值會(huì)發(fā)生變化，而電機(jī)參數(shù)進(jìn)一步直接影響異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速估算、輸出實(shí)際轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。[0064] 為了解決電機(jī)參數(shù)變化對(duì)變頻一體機(jī)矢量控制中實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與算法計(jì)算轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生誤差的問題，采用基于最小二乘法來在線辨識(shí)電機(jī)參數(shù)，解決單臺(tái)變頻一體機(jī)輸出功率不準(zhǔn)確對(duì)四臺(tái)變頻一體機(jī)之間輸出功率不平衡的影響。

[0065] 本申請(qǐng)實(shí)施例采用基于最小二乘法來在線辨識(shí)電機(jī)參數(shù)，在任意旋轉(zhuǎn)軸系下消去irM、irT和ψsM、ψsT，可以得到異步電機(jī)的暫態(tài)電流和磁鏈的導(dǎo)數(shù)方程：[0066][0067] 其中， usα、usβ和urα、urβ分別是定子和轉(zhuǎn)子電壓αβ軸分量，isα、isβ和irα、irβ分別是定子和轉(zhuǎn)子電流αβ軸分量，ψsα、ψsβ和ψrα、ψrβ分別是定子和轉(zhuǎn)子磁鏈αβ軸分量，Ls是定子電感。

[0068] 由于轉(zhuǎn)子電壓和電流是無法測(cè)量的，而且本文選用的控制為轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制策略，所以選擇is?ψr狀態(tài)方程，即公式(6)作為研究對(duì)象。[0069] 當(dāng)只施加α軸上的勵(lì)磁電壓，那么β軸上不會(huì)產(chǎn)生電流也不會(huì)產(chǎn)生磁鏈，此時(shí)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩為零。[0070] 以上分析可知，在兩相αβ坐標(biāo)系下只施加單相電壓，那么在沒有外界因素的條件下即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子靜止。令usβ＝0，這樣的話，isβ＝ψsβ＝0，將上述狀態(tài)方程(6)簡(jiǎn)化為只有α軸上變量的方程式如下式(7)所示：[0071][0072] 對(duì)公式(6)兩端做拉普拉斯變換，并將變換結(jié)果帶入公式(7)，可計(jì)算得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)式，如下式(8)所示：[0073][0074] 其中， s為復(fù)頻率。[0075] 將上述參數(shù)a1、a0、b1、b0辨識(shí)出來即可識(shí)別異步電機(jī)的電機(jī)參數(shù)。具體的，采用最小二乘法推導(dǎo)出定轉(zhuǎn)子參數(shù)(定子電阻Rs、轉(zhuǎn)子電阻Rr、定子電感Ls、轉(zhuǎn)子電感Lr、定轉(zhuǎn)子互感Lm)與所識(shí)別出來的參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：[0076][0077] 基于上述采用最小二乘法在線參數(shù)辨識(shí)出來的實(shí)時(shí)電機(jī)參數(shù)作為變頻一體機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的電機(jī)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，來提高單臺(tái)變頻一體機(jī)矢量控制中算法計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確性，減小單臺(tái)變頻一體機(jī)實(shí)際輸出功率與算法計(jì)算輸出功率的誤差，相比傳統(tǒng)固定電機(jī)參數(shù)的矢量控制策略，本發(fā)明實(shí)施例解決了因?yàn)殡姍C(jī)參數(shù)變化導(dǎo)致多臺(tái)變頻一體機(jī)之間功率不平衡的難題。

[0078] 繼續(xù)參考圖1所示，當(dāng)二變頻一體機(jī)，如第一變頻一體機(jī)和第三變頻一體機(jī)，均運(yùn)行在轉(zhuǎn)速控制模式下時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行的二變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速是遠(yuǎn)程控制器設(shè)定的?；诖?，結(jié)合上式(3)和式(5)可知：[0079][0080] 運(yùn)行在轉(zhuǎn)速控制模式下的第一變頻一體機(jī)和第三變頻一體機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，二者的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速ωr1＝ωr2＝ωr，并且在相同工況下轉(zhuǎn)子磁鏈ψr1＝ψr2＝ψr，則：[0081][0082] 其中，P為變頻一體機(jī)極對(duì)數(shù)，ωe1是第一變頻一體機(jī)同步角頻率，ωe2是第三變頻一體機(jī)同步角頻率，ωr1是第一變頻一體機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率，ωr2是第三變頻一體機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率，ψr1是第一變頻一體機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈，ψr2是第三變頻一體機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈，Te1是第一變頻一體機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，Te2是第三變頻一體機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。[0083] 穩(wěn)態(tài)條件下，二變頻一體機(jī)輸出負(fù)載轉(zhuǎn)矩之和為TL，則將TL帶入式(10)可得：[0084][0085] 基于此，二變頻一體機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩包括：平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩 和二變頻一體機(jī)同步角速度差值對(duì)應(yīng)的 也就是說，當(dāng)二變頻一體機(jī)的

目標(biāo)同步角頻率ωe1＝ωe2時(shí)，二變頻一體機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩相同，當(dāng)ωe1>ωe2時(shí)，第一變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于第三變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，反之，第一變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于第三變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

[0086] 基于如上分析可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的輸出轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)角速度有關(guān)，因此可通過調(diào)整目標(biāo)角速度，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩。所述轉(zhuǎn)速下垂平衡控制方法表示為如下計(jì)算模型：[0087][0088] 其中，ωe為實(shí)際輸出的目標(biāo)角速度，ωe0為遠(yuǎn)程控制器配置的變頻一體機(jī)的目標(biāo)角速度，k為下垂系數(shù)，Te為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，Tr＝Lr/Rr是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。[0089] 基于如上控制方法，當(dāng)令 根據(jù)式(11)和(12)得，不采用下垂方法時(shí)，兩臺(tái)變頻一體機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩差為 當(dāng)采用下垂方法時(shí)，兩臺(tái)變頻一體機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩

差為 因c、k和|ωe1?ωe2|均大于零，所以穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩臺(tái)變頻一體機(jī)采用下垂方法

的輸出轉(zhuǎn)矩差與不采用下垂方法的輸出轉(zhuǎn)矩差較小。

[0090] 因此，本申請(qǐng)實(shí)施例可通過轉(zhuǎn)速下垂控制策略使通過皮帶柔性連接的轉(zhuǎn)速?轉(zhuǎn)速控制模式下的兩臺(tái)變頻一體機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的功率平衡。而傳統(tǒng)運(yùn)輸機(jī)中對(duì)柔性連接的二變頻一體機(jī)或電機(jī)僅考慮速度上的同步，沒有考慮輸出轉(zhuǎn)矩所影響的功率平衡問題，本申請(qǐng)通過轉(zhuǎn)速下垂控制策略，既保證通過皮帶柔性連接的兩臺(tái)變頻一體機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的同步，也提高了兩臺(tái)變頻一體機(jī)之間的功率平衡。[0091] 另外，考慮到運(yùn)行在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)模式下的變頻一體機(jī)的實(shí)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)通信發(fā)送一轉(zhuǎn)矩設(shè)定值至同軸連接的另一處于轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)，轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制能夠?qū)崟r(shí)跟蹤該轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，使二同軸剛性連接的變頻一體機(jī)實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩相同，剛性連接也使得二變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速相同，對(duì)應(yīng)的輸出功率P表示為如下計(jì)算模型：[0092][0093] 其中，n為變頻一體機(jī)的電機(jī)的輸出實(shí)際轉(zhuǎn)速。因此，變頻一體機(jī)的輸出功率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩成正比?；诖?，由于同軸剛性連接的二變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速是相同的，則只需利用轉(zhuǎn)矩跟蹤保證工作在轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)模式下的變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相同即可控制其輸出功率相同。

[0094] 結(jié)合參考圖3所示，所述轉(zhuǎn)矩跟蹤方法具體為：工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)獲取工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)發(fā)送的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制實(shí)時(shí)跟蹤所述轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，使轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)相同。[0095] 考慮到正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)通過滾筒同軸剛性連接的變頻一體機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩模式下的變頻一體機(jī)與滾筒之間的連接裝置出現(xiàn)斷裂故障時(shí)，轉(zhuǎn)矩運(yùn)行模式下的變頻一體機(jī)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速急劇增加的飛車事故，為了防止機(jī)械故障時(shí)運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速失控時(shí)的飛車事故隱患，本申請(qǐng)實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩跟蹤方法還包括：[0096] 配置工作在轉(zhuǎn)矩控制模式的變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速限制幅度，所述轉(zhuǎn)速限制幅度為工作在轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模式下的變頻一體機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的一預(yù)設(shè)比例范圍。可選的，所述預(yù)設(shè)比例范圍配置為90％～110％。[0097] 基于如上配置，工作在轉(zhuǎn)矩控制模式下的變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍受到限制，可以有效規(guī)避連接裝置斷裂或其他情況導(dǎo)致的飛車事故。[0098] 綜上所述，本申請(qǐng)優(yōu)選實(shí)施例的遠(yuǎn)程控制器與四臺(tái)變頻一體機(jī)通過CAN通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，參考圖1所示，四臺(tái)變頻一體機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)命令都是由遠(yuǎn)程控制器通過CAN通信發(fā)送，遠(yuǎn)程控制器通過CAN通信實(shí)時(shí)監(jiān)控四臺(tái)變頻一體機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息并在遠(yuǎn)程控制器的顯示屏上顯示。轉(zhuǎn)速控制模式下的第一變頻一體機(jī)和第三變頻一體機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定值由遠(yuǎn)程控制器同時(shí)產(chǎn)生，這兩臺(tái)工作在轉(zhuǎn)速模式下的變頻一體機(jī)通過轉(zhuǎn)速下垂控制實(shí)現(xiàn)第一變頻一體機(jī)和第三變頻一體機(jī)之間的功率平衡。轉(zhuǎn)矩控制模式下的第二變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)跟蹤第一變頻一體機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩值，實(shí)現(xiàn)第一變頻一體機(jī)和第二變頻一體機(jī)之間的功率平衡。同理，轉(zhuǎn)矩控制模式下的第四變頻一體機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)跟蹤第三變頻一體機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩值，實(shí)現(xiàn)第三變頻一體機(jī)和第四變頻一體機(jī)之間的功率平衡。上述兩兩變頻一體機(jī)之間功率平衡的實(shí)現(xiàn)，從而使四臺(tái)變頻一體機(jī)之間實(shí)現(xiàn)功率平衡，當(dāng)本申請(qǐng)實(shí)施例的變頻一體機(jī)數(shù)量增加時(shí)，可以基于本申請(qǐng)實(shí)施例做相應(yīng)控制的擴(kuò)展。

[0099] 另外，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N礦用皮帶輸送機(jī)，包括：動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒、皮帶及驅(qū)動(dòng)裝置，所述皮帶連接所述動(dòng)力滾筒、從動(dòng)滾筒；驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于皮帶輸送機(jī)的機(jī)頭處，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)通信連接的變頻一體機(jī)，所述變頻一體機(jī)采用如上實(shí)施例所述的變頻一體機(jī)功率平衡控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，相同之處在此不做贅述。[0100] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。[0101] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本申請(qǐng)的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。因此，本申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。