【摘 要】
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随着能源需求不断增长,煤矿设备方面更是要求节能环保、绿色高效。带式输送机作为我国煤矿井下原煤输送的主要运输设备之一,其关键核心是驱动系统。而传统驱动方式为“异步电机+减速器”,其缺点是系统能耗增加,易出现噪声等故障,带式输送机的稳定可靠性难以解决。而带式输送机直接由低速大扭矩永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）来驱动,具有节能高效、起动扭矩
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51904007）,“电磁—温度—应力耦合作用下新型复合式磁力耦合器三维漏磁机理研究”；
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随着能源需求不断增长,煤矿设备方面更是要求节能环保、绿色高效。带式输送机作为我国煤矿井下原煤输送的主要运输设备之一,其关键核心是驱动系统。而传统驱动方式为“异步电机+减速器”,其缺点是系统能耗增加,易出现噪声等故障,带式输送机的稳定可靠性难以解决。而带式输送机直接由低速大扭矩永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）来驱动,具有节能高效、起动扭矩大、可靠性高、过载能力强等优点。因此,论文对带式输送机用PMSM的矢量控制方面和无传感器控制新策略进行了深入探索,基于理论推导构建仿真模型并进行实验论证,进行了带式输送机用PMSM控制策略的研究。首先进行输送带相关的理论计算,结合带式输送机的动态特性和静态特性,论文确定了以分数阶导数粘黏性模型来建立带式输送机的动力学模型,通过给定相应初始定解条件和矩阵赋值,最终获得了整机的动力学方程。介绍了电机结构和基本方程,并基于坐标转换方法建立了 PMSM的数学模型。详细分析了 SVPWM调制技术的原理,确定对PMSM采用id=0的矢量控制策略,并给出带式输送机与永磁直驱系统（Permanent magnet direct drive system,PMDDS）的机电耦合关系。结合卡尔曼滤波算法的原理,对扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman filter,EKF）算法模型进行详细的理论推导。针对传统EKF算法的缺陷,提出多新息化思想,通过添加两新息值和高斯白噪声来改进EKF算法。最后借助MATLAB/Simulink仿真,结果表明传统EKF算法具有预测和校正功能,验证了两种算法在永磁同步电机无传感器矢量控制中的有效性。在系统快速性、稳定性、输出准确性以及鲁棒性方面,改进EKF算法控制性能更佳。通过搭建PMSM实验平台,分别进行电机对拖、空载和负载实验,仿真与实验结果趋势吻合性较好,这验证了论文建立的仿真模型的合理性和正确性以及所提出的改进EKF算法控制策略的有效性。同时针对现有技术的不足,设计了两种PMSM保护装置,分别解决了由于保护不佳造成电机损坏以及高度不能调节导致电机无法工作的问题。论文获得的研究成果对实现矿用带式输送机PMDDS的高性能控制研究有重要的指导意义,同时也提供了相应的技术支持。图[83]表[6]参[79]
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