[发明专利]一种悬臂式掘进机截割变频器自动换档的控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及悬臂式掘进机的截割变频器控制技术，具体涉及一种悬臂式掘进机截割变频器自动换档的控制方法及系统。

背景技术

悬臂式煤矿掘进机截割变频电机采用截割变频器驱动后，一般采用2个速度（高低两档）或3个速度（高中低三档）来进行截割。当截割软煤岩时，采用高档，以达到最高截割效率；当截割硬煤岩时，采用中档或低档，以获得较大扭矩破岩。事实上，截割作业时速度档位切换完全依靠操作人员，掘进机运用好与否跟操作人员关系很大，主要是操作人员的经验， 操作人员可凭经验听截割声音或观察操作箱上截割变频电机负荷来切换档位，而在大多数的情况下，操作人员为了赶进度或懒于换档一直工作在高速档，即使遇到硬煤岩，也不会切换到中低速以增加扭矩，这样直至截割变频电机因扭矩不足而过流跳闸。

目前掘进机的截割速度档位完全人工操作，通过操作人员人为操作相应档位按钮进行切换，由于操作人员的经验差别、换档的及时性，不只是直接影响到掘进机的掘进效率，更重要的是截割变频电机容易过流跳闸，并引起电气、机械方面的故障。另一方面，由于掘进机在掘进巷道时，因地质条件的不确定性，这一段巷道煤岩较硬时，另一段煤岩又较软，或者巷道上方较硬，下方较软，甚至整个断面煤岩软硬就具有不确定性，因此完全依靠人工换档无法实现很好地自由切换，也不是理想和高效的换档方式。目前暂时还没有采用自动换档的方式来解决截割变频器换档调速的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种截割变频器不会因负载快速增大而过载跳闸，能够自动实现换档，截割变频器不报故障而又能正常高效工作、简化了掘进机截割变频器操作，降低了操作人员的劳动强度，使得掘进机自动保持强大的破岩能力和高效工作状态的悬臂式掘进机截割变频器自动换档的控制方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种悬臂式掘进机截割变频器自动换档的控制方法，步骤包括：

1）为截割变频器的转速闭环控制增加转矩包络线控制功能，使得截割变频器的输出转矩为截割变频电机当前转速在其转矩转速特性曲线上对应的输出转矩；

2）根据截割变频电机的电流、转矩和转速来自动切换截割变频器的工作档位。

优选地，所述步骤2）的详细步骤包括：

2.1）为每一个档位初始化设置电流定值、转矩定值、额定转速和降档转速，控制截割变频器工作在默认档位，默认档位为截割变频器的当前档位；

2.2）检测截割变频电机的电流、转矩和转速，如果截割变频电机的电流小于当前档位对应的电流定值、转矩小于当前档位对应的转矩定值、转速等于当前档位对应的额定转速三个条件同时满足，则跳转执行步骤2.3）；如果截割变频电机的电流增加至当前档位对应的电流定值、转矩增加至当前档位对应的转矩定值、转速降低至当前档位对应的降档转速三个条件同时满足，则跳转执行步骤2.4）；

2.3）判定当前档位之上是否有更高档位，如果有则控制截割变频器工作在更高档位，该更高档位为截割变频器的当前档位；跳转执行步骤2.2）；

2.4）判定当前档位之下是否有更低档位，如果有则控制截割变频器工作在更低档位，该更低档位为截割变频器的当前档位；跳转执行步骤2.2）。

优选地，所述步骤2.1）中的默认档位为截割变频器的最高档位。

本发明还提供一种悬臂式掘进机截割变频器自动换档的控制系统，包括：

转矩包络线控制程序单元，用于为截割变频器的转速闭环控制增加转矩包络线控制功能，使得截割变频器的输出转矩为截割变频电机当前转速在其转矩转速特性曲线上对应的输出转矩；

换挡程序单元，用于根据截割变频电机的电流、转矩和转速来自动切换截割变频器的工作档位。

优选地，所述换挡程序单元包括：

默认档位设置子模块，用于为每一个档位初始化设置电流定值、转矩定值、额定转速和降档转速，控制截割变频器工作在默认档位，默认档位为截割变频器的当前档位；

档位切换判断模块，用于检测截割变频电机的电流、转矩和转速，如果截割变频电机的电流小于当前档位对应的电流定值、转矩小于当前档位对应的转矩定值、转速等于当前档位对应的额定转速三个条件同时满足，则调用加档模块；如果截割变频电机的电流增加至当前档位对应的电流定值、转矩增加至当前档位对应的转矩定值、转速降低至当前档位对应的降档转速三个条件同时满足，则调用减档模块；

加档模块，用于判定当前档位之上是否有更高档位，如果有则控制截割变频器工作在更高档位，该更高档位为截割变频器的当前档位；