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随着国民经济的快速发展,盾构装备在国家地铁项目建设、水利水电隧道、山岭铁路隧道、国防建设等基础设施建设被广泛采用。一条隧道是否能够顺利贯通,盾构能否适应工程地质条件是关键。而刀盘驱动处于盾构掘进的最前端,与工程地质结合最紧密,是整台盾构各个系统的核心部件。因此,如何控制刀盘驱动系统具有深远的意义。文章简述了盾构的基本结构和工作原理,介绍刀盘主驱动的结构形式和电液驱两种驱动方法。重点介绍了当前电驱主驱动同步控制的研究现状,提出了适合工程应用的主驱动的自适应扭矩限幅的滑差控制PLC保护策略。通过仿真软件MATLAB建立应用模型进行模拟仿真,并设计刀盘变频驱动扭矩试验台验证控制策略的有效性。首先对刀盘负载的特性进行了针对性的介绍,简要阐述了异步电机矢量控制数学模型。对比分析了目前主流的刀盘主驱动变频器两种控制方式,根据两种控制方式的特点以及各个厂家盾构变频驱动的实际应用效果,最终选开环矢量控制为刀盘变频控制策略的基础。仿真验证阶段,采用MATLAB软件进行仿真模型的建立与仿真。首先搭建滑差控制的数学模型,介绍了各个模块的功能。然后在MATLAB环境中进行模型的建立,对不带耦合的滑差开环矢量控制策略进行仿真分析,验证Droop算法对刀盘负载加载的有效软化作用。最后提出针对滑差控制模式的盾构主驱动PLC控制优化保护策略,自适应扭矩限幅与全过程刀盘运行保护控制。实验验证阶段,采用自主设计的刀盘变频驱动扭矩试验台进行试验。通过西门子S7-300 PLC,利用通讯方式控制施耐德ATV71变频器拖动异步变频电机,并通过磁粉制动器给定负载扭矩。在两种控制策略下,分别进行PLC编程与变频器参数设置,模拟实际负载工况下刀盘变频器实际扭矩的输出响应情况。最后通过扭矩记录仪输出数据进行曲线拟合分析。通过在变频器不同控制策略下进行的研究与实验分析,得出了一些基本的结论,对电驱盾构变频驱动部分的电气控制系统设计与调试具有一定的现实指导意义。