在現代化的大型礦井中，
帶式輸送機以其連續性、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，應用Matlab仿真工具，研究了輸送機在采用多滾筒變頻驅動（功率分配2：1）時各電動機的驅動力矩、驅動功率、起動加速度特性，確定了多滾筒變頻驅動的最佳控制原則和多滾筒變頻驅動的最佳起動加速度特性。
1、單電機變頻調速矢量控制模型
對一般電機調速系統而言，從轉矩到轉速近似為一個積分環節，其時間常數由電機和負載的機械慣量決定，為不可控量。交流電機的轉矩一般和定轉子旋轉磁場及其夾角有關。要控制轉矩必須先檢測和控制磁通。在轉于磁場定向矢量控制系統中，一般把d-q坐標系放在同步旋轉磁場上，把靜止坐標系中的交流量轉換為旋轉坐標系中的直流量，并使d軸與轉子磁場方向重合，此時轉子磁通q軸分量為0。
根據轉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子磁場定向矢量控制系統的仿真模型，如圖l所示。第一個模塊為整個矢量控制系統．V模塊和T模塊分別為系統模型的外部速度給定和機械負載轉矩給定，給定信號既可以是連續的，也可以是離散的。第二個模塊將矢量控制系統給出的信號進行選擇，第三個模塊將信號的波形顯示。區別于一般的連續模型，此系統是建立在離散采樣時間基礎上的，仿真的采樣時間(Sample Time)為1um。
圖2為仿真模塊的內部結構，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逆變器的結果基本相同，就對整個帶式輸送機傳動系統進行仿真研究而言，這種仿真結構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動，其矢量控制模型中計算得到的給定轉矩和電機本身的轉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。三臺電機的負載力矩都取實際負載力矩的三分之一。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行仿真。
方案一，以3號電機為主驅動，按照速度給定，1號和2號電機按照速度跟蹤3號電機，并進行力矩限制，即l號和2號電機的輸出電磁轉矩不能大于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號電機的振蕩相當大，而這可能會導致整個傳動系統出現振蕩。
方案二，以l號電機為主驅動，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，整個傳動系統出現振蕩的概率更高。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號電機為主驅動，1號電機的輸出電磁轉矩作為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部結構中，其速度調節器已經沒有控制作用了，其給定的電磁轉矩完全是由1號電機的輸出電磁轉矩給出。在3號電機矢量控制模型的內部結構中，3號電機的電磁轉矩給定是由l號電機輸出的電磁轉矩以及3號電機自身的速度調節器產生的電磁轉矩相比較之后產生的，兩者之間的的小者作為最終的給定電磁轉矩。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。相應的詳細仿真結構圖見參考文獻。
3、結論
本文以國內首條在煤礦中應用的中壓變頻驅動的大型帶式輸送機為研究對象。應用MATLAB7.0.1/Simulink6.0建立了異步電動機轉子磁場定向矢量控制的仿真模型。在不同的負載（空載、滿載）和加速度曲線的條件下對異步電機的定子電流、輸出電磁轉矩波形等進行了仿真研究。對三種主從控制原則，從三電機的電流、輸出電磁轉矩、輸出功率以及電機轉速方面進行了計算機仿真研究，驗證了多滾筒、三電機變頻驅動的控制原則，1號電動機為主驅動，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計理論是正確的。
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