矿用电机车双电机同步控制方法研究 被引量：1

1

作者 冯高明 周庆凯 谭兴国 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期128-137,共10页

目的为解决采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的双电机牵引矿用电机车运行时同步性能和抗干扰能力差的问题,方法提出一种新型积分滑模控制与改进交叉耦合控制相结合的双电机同步控制方法。首先,设计采用新型... 目的为解决采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的双电机牵引矿用电机车运行时同步性能和抗干扰能力差的问题,方法提出一种新型积分滑模控制与改进交叉耦合控制相结合的双电机同步控制方法。首先,设计采用新型趋近率的积分滑模控制器,使系统具有良好的调速性能,并有效抑制滑模控制的抖振现象;其次,设计滑模扰动观测器,对电机受到的外部扰动进行观测和补偿,从而提高系统的抗干扰性能;然后,将传统交叉耦合控制结构中的耦合系数改进为自适应系数,以缓解稳态性能与暂态补偿效果相互矛盾的问题;最后,将新型积分滑模控制和改进的交叉耦合控制结构相结合,搭建矿用电机车双电机同步控制系统的仿真模型,通过仿真实验模拟矿用电机车运行时可能遇到的突发情况,以验证双电机同步控制方法的有效性。结果结果表明,系统在遭受外部负载扰动时电机转速变化较小,且系统对两台电机的参数差异不敏感,具有很好的抗干扰性和鲁棒性。在各种突发情况下,所提出的双电机同步控制方法均能使系统保持较好的同步性能。结论基于新型积分滑模控制和改进交叉耦合控制相结合的矿用电机车双电机同步控制方法具有良好的同步性能和抗干扰能力,对矿用电机车双电机同步控制系统优化具有重要意义。 展开更多

关键词 矿用电机车 双电机同步控制 交叉耦合控制 积分滑模控制 扰动观测器

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矿用电机车混合储能系统功率分配控制

2

作者 尹昊 祝龙记 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期114-119,154,共7页

单一蓄电池供电的矿用电机车存在续航里程不足、充电时间长、重载启动困难等问题,导致运行效率低,难以满足安全性与稳定性要求。提出在矿用电机车上采用铅酸蓄电池与超级电容的混合储能技术,设计了矿用电机车混合储能系统,以满足重载启... 单一蓄电池供电的矿用电机车存在续航里程不足、充电时间长、重载启动困难等问题,导致运行效率低,难以满足安全性与稳定性要求。提出在矿用电机车上采用铅酸蓄电池与超级电容的混合储能技术,设计了矿用电机车混合储能系统,以满足重载启动时高瞬时功率要求,增加续航时间。针对混合储能系统中储能元件的功率分配问题,通过仿真分析低通滤波与小波分解的优缺点,设计了低通滤波与小波分解相结合的功率分解方法,从矿用电机车总负载功率中分解出高低频分量;再根据储能元件的荷电状态(SOC),引入动态协调机制,对储能元件功率分配进行二次调控,得到蓄电池和超级电容的目标功率。仿真结果表明:应用组合分解方法得到的矿用电机车总负载功率的低频分量与原始功率的吻合度较高,瞬态响应性能优越;基于SOC的二次调控策略可动态调整混合储能系统的功率分配,减少了超级电容放电次数,增加了超级电容有效放电时间,使蓄电池稳定放电。 展开更多

关键词 矿用电机车 混合储能 功率分配 铅酸蓄电池 超级电容

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矿用电机车铅酸蓄电池智能充电器的研究 被引量：12

3

作者 张全柱 邓永红 黄成玉 《工矿自动化》 2009年第10期8-11,共4页

现有的矿用电机车铅酸蓄电池组充电器存在充电电压不能满足蓄电池组相关要求、无法实现对蓄电池组的多段恒流充电的问题。文章分析了产生以上问题的原因,指出为满足先恒流、后恒压的蓄电池理想充电特性,应综合考虑蓄电池类型、环境温度... 现有的矿用电机车铅酸蓄电池组充电器存在充电电压不能满足蓄电池组相关要求、无法实现对蓄电池组的多段恒流充电的问题。文章分析了产生以上问题的原因,指出为满足先恒流、后恒压的蓄电池理想充电特性,应综合考虑蓄电池类型、环境温度、使用程度这3个因素来设计充电器的充电特性曲线;采用两段式充电法设计了一种新型的智能充电器,详细介绍了该智能充电器的主电路和控制器电路结构。试运行结果表明,该智能充电器在抗震、防潮、电磁兼容性、可靠性等方面均满足实际运用的要求。 展开更多

关键词 矿用电机车 铅酸蓄电池组 智能充电器 两段式充电 充电保护

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矿用电机车开关磁阻电机传动系统控制策略研究 被引量：9

4

作者 张小平 周艳红 张铸 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2771-2776,2783,共7页

开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固、制造成本低、起动电流小、起动转矩大及可靠性高等一系列优点,适合应用于矿用电机车的电传动系统中。结合矿用电机车的工况特点,提出了基于自适应模糊PI控制的直接转矩控制策略,阐述了该控制策略的... 开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固、制造成本低、起动电流小、起动转矩大及可靠性高等一系列优点,适合应用于矿用电机车的电传动系统中。结合矿用电机车的工况特点,提出了基于自适应模糊PI控制的直接转矩控制策略,阐述了该控制策略的具体设计方法,并对其控制效果进行了仿真验证,同时与传统控制方法进行了对比分析,结果表明:该控制策略有效改善了SRM转矩脉动大的问题,同时较传统控制方法显著提高了系统的动态性能,因而具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 矿用电机车 开关磁阻电机 自适应模糊PI控制 直接转矩控制 仿真

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矿用电机车调速控制系统研究 被引量：10

5

作者 王淑芳 杨智勇 席巍 《金属矿山》 CAS 北大核心 2009年第8期101-105,共5页

通过交直流调速控制方法的分析,采用直接转矩控制作为矿用电机车调速的控制策略。对直接转矩变频调速控制系统进行了深入的理论研究并采用MATLAB语言中的Simulink动态仿真工具下建立矿用电机车直接转矩控制变频调速系统仿真模型。仿真... 通过交直流调速控制方法的分析,采用直接转矩控制作为矿用电机车调速的控制策略。对直接转矩变频调速控制系统进行了深入的理论研究并采用MATLAB语言中的Simulink动态仿真工具下建立矿用电机车直接转矩控制变频调速系统仿真模型。仿真结果表明该系统具有快速的转矩响应及较好的高速性能。在此基础上组建了基于TI公司TMS320LF2407DSP与IPM相结合的矿用电机车调速系统实验平台,实验结果以及现场测试显示该控制系统具有牵引力大,调速性能好、便于维护、节能等优势。 展开更多

关键词 矿用电机车 直接转矩控制 仿真模型

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矿用电机车变频调速驱动装置的研制 被引量：12

6

作者 冯高明 李玉东 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第6期712-716,共5页

针对传统矿用电机车串电阻调速方式和直流斩波PWM调速方式存在故障率高、维修量大、维修成本高、电能浪费严重等缺点和矿用电机车的运行工况,以TMS320LF2407A DSP为核心,采用矢量控制策略和空间矢量脉宽调制技术对原有电机车控制系统进... 针对传统矿用电机车串电阻调速方式和直流斩波PWM调速方式存在故障率高、维修量大、维修成本高、电能浪费严重等缺点和矿用电机车的运行工况,以TMS320LF2407A DSP为核心,采用矢量控制策略和空间矢量脉宽调制技术对原有电机车控制系统进行技术改造,研制出了矿用电机车变频驱动装置,实现了电机车的转速电流双闭环的高性能的调速实验室数据测试分析和现场使用结果表明,该驱动装置调速性能稳定良好,电机车维护工作量明显减小,可靠性完全达到矿山恶劣工况的要求. 展开更多

关键词 矿用电机车 变频调速 矢量控制 SVPWM

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矿用电机车交流牵引控制系统的研究 被引量：6

7

作者 邓永红 潘玉民 +1 位作者 张全柱 黄成玉 《煤炭工程》 北大核心 2012年第9期119-121,共3页

为了实现矿用电机车交流传动的高性能控制运行,提高电机车运行的可靠性。文章研究设计了基于16位高速单片微机dsPIC30F6010A[1-3]的矿用电机车交流变频调速牵引控制系统,给出了牵引控制系统的硬件和软件实现方案及电路结构。实验结果表... 为了实现矿用电机车交流传动的高性能控制运行,提高电机车运行的可靠性。文章研究设计了基于16位高速单片微机dsPIC30F6010A[1-3]的矿用电机车交流变频调速牵引控制系统,给出了牵引控制系统的硬件和软件实现方案及电路结构。实验结果表明,该牵引控制系统能够满足矿用电机车交流变频调速运行的要求。 展开更多

关键词 矿用电机车 微芯dsPIC30F6010A单片机 牵引控制系统

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基于台架试验的矿用电机车盘式制动器摩擦性能测试与研究 被引量：3

8

作者 董丽 邢同超 +1 位作者 朱青青 李媛媛 《煤炭工程》 北大核心 2017年第12期13-16,21,共5页

根据微凸理论分析了盘式制动器的摩擦机理,采用Link NVH台架测试台模拟出矿用电机车的长下坡匀速制动工况。在不同行驶速度条件下研究制动压力、温度对摩擦性能的影响,结果表明:制动器的平均摩擦系数随制动压力的增大而近似线性地减小,... 根据微凸理论分析了盘式制动器的摩擦机理,采用Link NVH台架测试台模拟出矿用电机车的长下坡匀速制动工况。在不同行驶速度条件下研究制动压力、温度对摩擦性能的影响,结果表明:制动器的平均摩擦系数随制动压力的增大而近似线性地减小,摩擦稳定系数在不同制动压力下均表现出较大的数值和较小的波动;平均摩擦系数随着温度的升高先增大后减小,当制动温度超过200℃时,刹车片内部将产生树脂润滑膜,使摩擦系数明显降低。 展开更多

关键词 台架试验 制动 矿用电机车 摩擦系数 摩擦稳定系数

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基于解析法的矿用电机车盘式制动器瞬态传热特性研究 被引量：2

9

作者 陈继涛 宋海燕 +1 位作者 刘纪新 孙维丽 《煤炭工程》 北大核心 2018年第9期128-131,共4页

为提升制动器瞬态温度场的计算效率和精度,采用二维瞬态传热微分方程表达动态对流换热条件下的制动器传热特性,根据制动盘结构(端面和通风槽)以及空气流动状态(层流和湍流)建立散热边界条件,相比于传统的经验法更接近真实条件。基于PDE... 为提升制动器瞬态温度场的计算效率和精度,采用二维瞬态传热微分方程表达动态对流换热条件下的制动器传热特性,根据制动盘结构(端面和通风槽)以及空气流动状态(层流和湍流)建立散热边界条件,相比于传统的经验法更接近真实条件。基于PDE方法求解制动器的二维传热数学模型,得出不同制动压力和运行速度下的制动器瞬态温度场特性。台架试验结果表明,该研究方案具有较高的计算精度。 展开更多

关键词 盘式制动 矿用电机车 瞬态传热 PDE 台架试验

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基于SRM的矿用电机车调速系统转矩优化研究 被引量：2

10

作者 凌六一 喻晓军 +2 位作者 黄友锐 刘聪美 陶荣 《煤炭工程》 北大核心 2014年第9期99-102,共4页

针对传统基于开关磁阻电机的矿用电机车调速系统在应用过程中体现出来的转矩脉动大、转速响应慢等问题。提出了一种新型开关磁阻电机调速方法,该方法运用直接转矩控制对开关磁阻电机的转矩进行优化,采用了转矩磁链双闭环控制,实现开关... 针对传统基于开关磁阻电机的矿用电机车调速系统在应用过程中体现出来的转矩脉动大、转速响应慢等问题。提出了一种新型开关磁阻电机调速方法,该方法运用直接转矩控制对开关磁阻电机的转矩进行优化,采用了转矩磁链双闭环控制,实现开关磁阻电机调速系统的直接转矩控制。仿真结果表明,系统在运行过程中具有转矩脉动小、转速响应快的优点。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 转矩优化 DTC 矿用电机车 双闭环控制

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矿用电机车振动测试系统设计 被引量：2

11

作者 贺文海 张喜辰 王燕 《机床与液压》 北大核心 2020年第13期95-98,共4页

为了准确掌握电机车运行过程中的振动规律与影响因素,合理设计减振装置,有效控制车辆振动,基于虚拟仪器技术设计了相应的随车振动测试系统,并以此研究电机车运行过程中的振动特性。在所构建的测试系统中,以计算机声卡作为数据采集设备,... 为了准确掌握电机车运行过程中的振动规律与影响因素,合理设计减振装置,有效控制车辆振动,基于虚拟仪器技术设计了相应的随车振动测试系统,并以此研究电机车运行过程中的振动特性。在所构建的测试系统中,以计算机声卡作为数据采集设备,实时采集待测振动信号;基于LabVIEW构建了测试软件,实现相应的数据处理、显示与存储。经校验,所设计的振动测试系统具有较高的测试精度;与传统的煤矿机械测试系统相比,该振动测试系统所用的测试仪器、仪表的数量少,而且集数据采集与数据处理功能于一体;该系统可以有效提高测试精度和测试效率,适用于煤矿电机车振动测试。 展开更多

关键词 矿用电机车 虚拟仪器 声卡 测试系统

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矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制 被引量：4

12

作者 祝龙记 黄琦 《工矿自动化》 北大核心 2018年第4期80-85,共6页

为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算... 为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算误差的信号,再将该信号输入龙伯格观测器,获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明,该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速,使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。 展开更多

关键词 矿用电机车 内置式永磁同步电动机 低速运行 脉动高频电压注入 无位置传感器控制 转子位置

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矿用电机车无速度传感器控制变频驱动装置系统 被引量：7

13

作者 李玉东 葛敬涛 易庚 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第9期1412-1417,共6页

针对传统矿用电机车驱动系统存在故障率高、消耗能量大、效率低等缺点以及机械编码器的使用会降低控制系统的可靠性和耐用性,提出了一种无速度传感器控制方法高频脉动电压信号注入法,并设计了一种基于无速度传感器控制的矿用电机车变频... 针对传统矿用电机车驱动系统存在故障率高、消耗能量大、效率低等缺点以及机械编码器的使用会降低控制系统的可靠性和耐用性,提出了一种无速度传感器控制方法高频脉动电压信号注入法,并设计了一种基于无速度传感器控制的矿用电机车变频驱动系统。文章从控制原理、控制策略、系统拓扑结构以及软硬件设计等方面,给出了较详细的论述。通过系统理论分析、仿真建模与仿真结果分析,制作了矿用电机车变频驱动装置样机。样机经过在实验室数据测试、分析和现场试运行结果表明,所提出的控制方案具有较高的可行性和有效性,而且装置的维护工作量明显减小、可靠性满足煤矿恶劣环境的要求。 展开更多

关键词 矿用电机车 变频驱动 高频脉动电压信号注入法 永磁同步电机

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基于DSP28335的矿用电机车微机防滑制动系统 被引量：4

14

作者 史晓娟 张修德 齐彪 《现代电子技术》 北大核心 2020年第7期118-120,125,共4页

为了更好地提高矿用电机车在较高速度下的工作效率和安全性,在矿用电机车微机防滑制动系统的基础上,以DSP TMS320F28335为核心对矿用电机车防滑制动系统的硬件和软件分模块设计,该设计可以更好地防止电机车产生滑行,加快了系统检测速度... 为了更好地提高矿用电机车在较高速度下的工作效率和安全性,在矿用电机车微机防滑制动系统的基础上,以DSP TMS320F28335为核心对矿用电机车防滑制动系统的硬件和软件分模块设计,该设计可以更好地防止电机车产生滑行,加快了系统检测速度,可达到实时监控的目的。采用滑模变结构控制算法,在Matlab/Simulink中进行仿真,仿真结果表明,采用滑模变结构控制算法的矿用电机车防滑制动系统具有更好的制动效果。 展开更多

关键词 矿用电机车 微机防滑控制系统 DSP28335 实时监控 电子控制单元 滑模变结构

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蓄电池式矿用电机车PWM斩波调速控制系统的研制 被引量：1

15

作者 冯高明 蔡华 《电子测量技术》 2017年第2期29-33,共5页

针对工作在煤矿井下恶劣环境中的电机车在换向和调速方面的不足,研制了一种新型矿用电机车直流斩波调速系统。该系统以STC15W4K32S4为控制核心,配合基于HCPL-316J的H桥式IGBT驱动电路,在实现电机车调速和换向的同时完成对硬件电路的各... 针对工作在煤矿井下恶劣环境中的电机车在换向和调速方面的不足,研制了一种新型矿用电机车直流斩波调速系统。该系统以STC15W4K32S4为控制核心,配合基于HCPL-316J的H桥式IGBT驱动电路,在实现电机车调速和换向的同时完成对硬件电路的各种保护功能。系统通过采集电机电枢端电压和电流瞬时值算法对无速度传感器直流电机进行转速控制,并加入回馈制动功能,可以有效延长蓄电池的使用时间,提高电机车工作效率。实验室数据表明该控制系统操作简单,换向稳定,调速过程平滑无振动,运行安全可靠,应用价值较高。 展开更多

关键词 矿用电机车 斩波调速 HCPL-316J IGBT模块 无速度传感器 回馈制动

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应用于矿用电机车的并联交错DC/DC变换器研究 被引量：2

16

作者 祝龙记 吴忠岚 郑昌陆 《工矿自动化》 北大核心 2019年第6期63-68,共6页

针对目前应用于矿用电机车的非隔离型变换器转换效率低、易损坏开关器件、不适用于超级电容等问题,介绍了一种应用于矿用电机车的并联交错DC/DC变换器。在低压侧采用并联交错结构对电容充电,并减小电流纹波;在高压侧通过增加一个开关管... 针对目前应用于矿用电机车的非隔离型变换器转换效率低、易损坏开关器件、不适用于超级电容等问题,介绍了一种应用于矿用电机车的并联交错DC/DC变换器。在低压侧采用并联交错结构对电容充电,并减小电流纹波;在高压侧通过增加一个开关管使2个电容串联放电,以提高升降压增益。介绍了该变换器在升压驱动模式和降压充电模式下的工作过程,并设计了电压/电流双闭环升压和恒流限压充电控制器。实验结果表明,并联交错DC/DC变换器能够有效提高电机车在直流变换环节的性能。 展开更多

关键词 矿用电机车 并联交错DC/DC变换器 超级电容 升压驱动模式 降压充电模式

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一种矿用电机车混合充电与驱动一体化电路 被引量：1

17

作者 祝龙记 王琦 《金属矿山》 CAS 北大核心 2018年第11期161-165,共5页

矿用电机被广泛地应用于井下矿岩、设备与人员的运输。为实现其混合充电与驱动的一体化,提出了一种基于绕组重构永磁同步电机的新型混合充电与驱动一体化电路。采用蓄电池—超级电容替换蓄电池作为电机车储能装置,添加双向DC/DC变换器... 矿用电机被广泛地应用于井下矿岩、设备与人员的运输。为实现其混合充电与驱动的一体化,提出了一种基于绕组重构永磁同步电机的新型混合充电与驱动一体化电路。采用蓄电池—超级电容替换蓄电池作为电机车储能装置,添加双向DC/DC变换器作为电压变换装置,且用异构永磁同步电机替换传统的直流电机,实现了混合充电与驱动的一体化,并提高了矿用电机车的驱动性能和续航能力。在MATLAB中搭建了该新型矿用电机车混合充电驱动一体化电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型矿用电机车混合充电驱动一体化电路可有效提高电机车的续航能力和驱动性能。 展开更多

关键词 一体化 绕组重构 矿用电机车 混合充电与驱动 蓄电池-超级电容

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矿用电机车开关磁阻电动机驱动系统的研究 被引量：1

18

作者 马宪民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2002年第6期31-34,共4页

研究了矿用电机车的运行特性 ,介绍了开关磁阻电动机驱动系统的控制原理 ,分析了驱动系统的特殊要求 ,提出了相应的模糊控制策略 ,给出系统硬件和软件的设计方法。

关键词 矿用电机车 驱动系统 开关磁阻电动机 模糊控制 功率变换器

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矿用电机车无速度传感器矢量控制系统研究 被引量：1

19

作者 冯高明 徐铮 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期112-117,共6页

传统矿用电机车用的速度传感器存在安装不便、容易损坏、维修昂贵、抗电磁干扰能力差等弊端。针对这些问题,在原有的变频调速驱动装置上引入无速度传感器技术,采用模型参考自适应作为无速度传感器的控制算法,以TMS320F28335 DSP为核心,... 传统矿用电机车用的速度传感器存在安装不便、容易损坏、维修昂贵、抗电磁干扰能力差等弊端。针对这些问题,在原有的变频调速驱动装置上引入无速度传感器技术,采用模型参考自适应作为无速度传感器的控制算法,以TMS320F28335 DSP为核心,采用矢量控制策略和空间矢量脉宽调制技术,研制出矿用电机车无速度传感器变频驱动装置。在MATLAB中利用M语言对整个系统进行仿真,结果表明,所设计的速度观测器在电机稳定运行方面优于传统的光电编码器测速效果。通过三相异步电机试验,对无速度传感器矢量控制系统进行测试,分析认为,电机在空载、负载和变速情况下的性能较为良好,表明该驱动装置调速性能稳定,电机车维护工作量可以大大减小,能够满足矿井牵引的需要。 展开更多

关键词 矿用电机车 矢量控制 模型参考自适应 无速度传感器

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矿用电机车无速度传感器矢量控制高精度调速

20

作者 冯高明 徐铮 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第10期54-56,60,共4页

针对国内矿用电机车传统的速度传感器存在安装不便、容易损坏、维修昂贵、抗电磁干扰能力差等弊端,对以交流电机作为牵引机的矢量控制系统进行了改进。通过实验实现了无速度传感器矢量控制系统的高性能控制。综合数据表明:在无速度传感... 针对国内矿用电机车传统的速度传感器存在安装不便、容易损坏、维修昂贵、抗电磁干扰能力差等弊端,对以交流电机作为牵引机的矢量控制系统进行了改进。通过实验实现了无速度传感器矢量控制系统的高性能控制。综合数据表明:在无速度传感器闭环带载条件下电机转速平稳,完全能够满足矿井牵引的需要,并为矿用电机车无速度传感器矢量控制系统的研究提供了理论指导和参考。 展开更多

关键词 矿用电机车 矢量控制 空间矢量脉宽调制 无速度传感器

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