在現(xiàn)代化的大型礦井中，
帶式輸送機以其連續(xù)性、長距離、大運量、高速度、低成本、高可靠性而在煤炭的傳輸過程中被廣泛地使用。本文以帶式輸送機（運量1350t/h、輸送機長度2773m、提升高度192m、帶寬1400mm、帶速4.0m/a、帶強3500N/mm、功率3x750kW、功率配比2：1）為研究對象，應(yīng)用Matlab仿真工具，研究了輸送機在采用多滾筒變頻驅(qū)動（功率分配2：1）時各電動機的驅(qū)動力矩、驅(qū)動功率、起動加速度特性，確定了多滾筒變頻驅(qū)動的最佳控制原則和多滾筒變頻驅(qū)動的最佳起動加速度特性。
1、單電機變頻調(diào)速矢量控制模型
對一般電機調(diào)速系統(tǒng)而言，從轉(zhuǎn)矩到轉(zhuǎn)速近似為一個積分環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)由電機和負(fù)載的機械慣量決定，為不可控量。交流電機的轉(zhuǎn)矩一般和定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場及其夾角有關(guān)。要控制轉(zhuǎn)矩必須先檢測和控制磁通。在轉(zhuǎn)于磁場定向矢量控制系統(tǒng)中，一般把d-q坐標(biāo)系放在同步旋轉(zhuǎn)磁場上，把靜止坐標(biāo)系中的交流量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的直流量，并使d軸與轉(zhuǎn)子磁場方向重合，此時轉(zhuǎn)子磁通q軸分量為0。
根據(jù)轉(zhuǎn)子磁通定向矢量控制方程式，用MATLAIJ7.0. 11Simulink6.0可以建立單異步電動機轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，如圖l所示。第一個模塊為整個矢量控制系統(tǒng)．V模塊和T模塊分別為系統(tǒng)模型的外部速度給定和機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定，給定信號既可以是連續(xù)的，也可以是離散的。第二個模塊將矢量控制系統(tǒng)給出的信號進(jìn)行選擇，第三個模塊將信號的波形顯示。區(qū)別于一般的連續(xù)模型，此系統(tǒng)是建立在離散采樣時間基礎(chǔ)上的，仿真的采樣時間(Sample Time)為1um。
圖2為仿真模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實際工程上的變頻器為三電平逆變器，但出于仿真速度和仿真資源的考慮，模型中變頻部分敉有采用三電平PWM模式，而是采用一個簡單的變頻電源，即根據(jù)矢量控制計算出來的給定三相電流直接生成異步電機定子三相電壓。經(jīng)過仿真實驗，用這種簡化方式可以有效地縮短仿真時間和降低仿真資源的消耗，并且輸出的實驗波形與采用PWM逆變器的結(jié)果基本相同，就對整個帶式輸送機傳動系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究而言，這種仿真結(jié)構(gòu)的簡化是普遍通常的作法，也是完全可以說明問題。
2、三電機主從控制模式的仿真
主從控制模式一般都是以某一個電機作為主驅(qū)動，其矢量控制模型中計算得到的給定轉(zhuǎn)矩和電機本身的轉(zhuǎn)速作為控制其他電機的給定輸入。這里將同軸拖動滾筒的電機稱為1號和2號，另外一臺稱為3號。三臺電機的負(fù)載力矩都取實際負(fù)載力矩的三分之一。速度都按照單機仿真效果較好的組合加速度給定。針對三種不同的主從控制策略進(jìn)行仿真。
方案一，以3號電機為主驅(qū)動，按照速度給定，1號和2號電機按照速度跟蹤3號電機，并進(jìn)行力矩限制，即l號和2號電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩不能大于3號電機。此方案的三電機電流波形如圖3所示，從上至下分別為1號、2號和3號電機的電流波形。可以看出，三電機的電流存在不同步性，2號和3號電機的振蕩相當(dāng)大，而這可能會導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。
方案二，以l號電機為主驅(qū)動，按照速度給定．2號和3號電機按照速度跟隨，沒有力矩限制。此方案的三電機電流如圖4所示，從上至下分別為1號、2號和3號電機的波形。可以看出，三電機輸出電流不同步性較方案一更加明顯，整個傳動系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的概率更高。由此可見在主從控制中單純的速度跟蹤的效果并不是很理想，同時力矩限制對于主從控制來說非常重要。
方案三，以l號電機為主驅(qū)動，1號電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩作為2號和3號電機的輸入信號。因此，在2號電機矢量控制模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，其速度調(diào)節(jié)器已經(jīng)沒有控制作用了，其給定的電磁轉(zhuǎn)矩完全是由1號電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩給出。在3號電機矢量控制模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，3號電機的電磁轉(zhuǎn)矩給定是由l號電機輸出的電磁轉(zhuǎn)矩以及3號電機自身的速度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩相比較之后產(chǎn)生的，兩者之間的的小者作為最終的給定電磁轉(zhuǎn)矩。此方案的三電機電流如圖5所示，三個電機的電流波形基本一致．沒有震蕩。相應(yīng)的詳細(xì)仿真結(jié)構(gòu)圖見參考文獻(xiàn)。
3、結(jié)論
本文以國內(nèi)首條在煤礦中應(yīng)用的中壓變頻驅(qū)動的大型帶式輸送機為研究對象。應(yīng)用MATLAB7.0.1/Simulink6.0建立了異步電動機轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制的仿真模型。在不同的負(fù)載（空載、滿載）和加速度曲線的條件下對異步電機的定子電流、輸出電磁轉(zhuǎn)矩波形等進(jìn)行了仿真研究。對三種主從控制原則，從三電機的電流、輸出電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率以及電機轉(zhuǎn)速方面進(jìn)行了計算機仿真研究，驗證了多滾筒、三電機變頻驅(qū)動的控制原則，1號電動機為主驅(qū)動，接速度給定，2號電動機接力矩跟蹤，3號電動機按給定速度的1-1倍跟蹤，并證明力矩限制的設(shè)計理論是正確的。
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1、
皮帶輸送機
2、
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3、
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