1 工艺要求
电力挖掘机(电铲)用于装载矿岩,目前我国各工矿企业所使用的电铲,其工作条件非常恶劣,特别是在爆破不好的情况下挖根底作业,经常出现过大的冲击载荷,甚至堵转。因此,电铲对电气传动系统有较高的要求:电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大,有足够的有用功率;有良好的调速性能,能四象限运行,能快速地进行加、减速和反转,动态响应速度快;系统制动性能好,并能回收能量;系统运行可靠,维修方便等。由于电铲对电气传动系统的这些特殊要求,所以,我国电铲目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统。其电控系统采用的是由交流电动机—直流发电机—直流电动机组成主传动控制系统。这种系统能耗高、站地面积大、噪声大、并且缺乏对电机有效地保护,电气系统老化很快、可靠性低、故障率高,很多矿山在夏天高温和爆破不充分的矿场,使用挖掘机经常有烧毁电机的现象,增加了维修量、增大了维修费用、降低了作业率。因此,电力挖掘机(电铲)的全数字化技术的应用一直是国内很多工矿企业所企盼的技术。该挖掘机全数字电控系统中就采用了交流变频技术,是全交流化的电铲电气系统;根据挖掘机的机械特性等和现场实际条件,进行了设计,完全满足设备现代化和高效生产可靠性要求,将其简称为交流变频调速电铲。
2 控制方案
本控制系统中电机正常运行时,各个电机能迅速实现正、反向运行,能平滑地调速,保持较硬的机械特性,以便获得较大的起、制动力矩,缩短过渡过程,提高生产率,升速及减速快慢即斜率根据现场进行调节,及在生产过程中,能借助于变动负荷来调节电机的工作,实现自动控制。
为满足这些要求,我们采取了下面的控制方案:
采用PLC控制技术进行逻辑控制,对变频器和各个电机进行整体控制,由变频器分别拖动提升电机、推压电机、回转行走电机等,即1对1控制方式;变频器与PLC系统之间采用Profibus-DP进行通讯;其中PLC西门子S7-300,变频器选用ABB ACS800。
本交流变频调速电铲内部的基本结构是,高压交流电由电缆经集电环引入电铲, 由主变压器将电压变换,再经过变频器,供电给提升电动机、回转电动机、推压电动机、开斗电动机等。结构如图1所示。
3 ACS800变频器拖动交流电机通用控制特性简介
ACS800变频器采用DTC(直接转矩控制)电机控制技术,提供了先进的标准功能。
3.1 识别