Широкое внедрение во все отрасли промышленности цифрового регулируемого электропривода обязано появлению новых силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) с пониженным потреблением мощности в цепи управления. Разработка специализированных DSP-микроконтроллеров для управления двигателями позволило создавать преобразователи частоты (ПЧ) с прямым цифровым управлением для асинхронных частотно-регулируемых электроприводов (ЧРЭП). Использование прямого цифрового управления позволяет существенно снизить габариты ПЧ и применительно к ЧРЭП подачи очистного комбайна расположить его непосредственно в электроблоке. В результате чего отпадает необходимость применения специальной подстанции на штреке и силового кабеля, питающего электропривод подачи, что сокращает материальные затраты и значительно повышает надежность электропривода. Существенно сокращается участок кабельной сети с переменной частотой, что позволяет отказаться от специального устройства защиты от утечек и коротких замыканий. Новомосковским институтом РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан встроенный ЧРЭП с прямым цифровым управлением для механизма подачи очистных комбайнов типа 1КШЭ или КВП на напряжение 660 В и мощность 110 кВА. На рисунке приведена структурная схема частотно-регулируемого электропривода подачи. Электропривод содержит преобразователь частоты ПЧ, к выходу которого подключены два асинхронных электродвигателя подачи АД1 и АД2. Управление частотно-регулируемым электроприводом осуществляется с помощью микроконтроллеров МК1 и МК2. Автономный инвертор ПЧ выполнен на базе трех силовых IGBT-модулей типа BSM 200 GB 170 DL, управление и защита которых осуществляется с помощью драйверов типа 2SD315AI. Для контроля текущих параметров в схеме ПЧ включены датчики напряжения и тока в звене постоянного тока, а на его выходе датчики линейных токов ДТ. Система управления ПЧ выполнена на микроконтроллере МК1 и содержит три основных модуля: модуль контроллера МК, модуль ввода-вывода МВВ и пульт управления ПУ1. Модуль контроллера МК является основным элементом системы управления и построен на специализированном сигнальном микроконтроллере типа TMS320F241 со встроенной периферией, оптимизированной для эффективного решения задач прямого цифрового управления двигателями. Модуль ввода-вывода МВВ предназначен для ввода потенциальных сигналов и сигналов типа «сухой контакт», а также для вывода дискретных сигналов переключающими контактами реле. Пульт управления ПУ1 предназначен для оперативного управления, редактирования основных параметров и отображения текущего состояния привода. МВВ и ПУ связаны с МК через синхронный периферийный интерфейс. Контроллер МК1 обеспечивает все требуемые виды защит электропривода. В ручном режиме управление скоростью подачи осуществляется с пульта управления ПУ1, режим применяется при наладке привода. Пульт управления ПУ1 позволяет редактировать следующие основные параметры электропривода: номинальная выходная частота; время разгона и время торможения; начальная частота и коэффициент нелинейности характеристики U/f; вид торможения (выбег, инверторное, динамическое).

 

Рисунок 1 - Структурная  схема  частотно-регулируемого  электропривода  механизма подачи очистного комбайна

В автоматическом режиме управление электроприводом осуществляется пульта управления ПУ2 микроконтроллера МК2 с поддержанием заданного значения тока электродвигателей резания комбайна программным ПИ-регулятором контроллера МК2 путем изменения скорости подачи. Это основной режим работы системы управления и комбайна. Регулирование скорости подачи осуществляется по наиболее загруженному электродвигателю резания. При увеличении тока электродвигателя резания свыше номинального темп снижения скорости подачи зависит от кратности превышения фактическим током номинального. При снижении скорости подачи до нуля возможно кратковременное изменение направления скорости подачи с последующим движением вперед с уменьшенным темпом нарастания скорости. Контроллер МК2 выполняет следующие функции: дискретное включение и выключение электрооборудования комбайна в заданной последовательности с необходимыми блокировками и защитами; автоматическое регулирование скорости подачи комбайна; управление шнеками комбайна по мощности и гипсометрии пласта; диагностика оборудования комбайна; отображение информации о режимах работы комбайна и его систем. Разработанная система прямого цифрового управления встроенным частотно-регулируемым электроприводом подачи обеспечит повышение уровня автоматизации очистных работ и создаст предпосылки организации комплексов безлюдной выемки угля.

Список использованной литературы

1. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Частотно-регулируемый электропривод механизма подачи, встроенный в электроблок комбайна. Горный информационно-аналитический бюллетень «Неделя горняка – 2002 г.», №8, 2003 г. – С. 214–215.
2. А.с. 1241389 СССР, МКИ3 H 02 Р 1/30. Способ частотного управления электродвигателем электропривода механизма режущего инструмента / Серов В.И., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. – Опубл. БИ № 24, 1986 г.