礦井電機車的控制系統設計解析論文

　　摘要：以DSPIC30F6010A微控制器為核心，設計了一種電機車變頻調速控制系統，並從硬體和軟體兩方面對系統的構成要素和主要特性進行逐一分析，最後針對其實際應用效果進行分析。結果表明所設計控制系統可以有效調控電機車執行，是確保電機車安全、穩定、低能耗執行的重要保障。

　　關鍵詞：電機車;控制系統;設計分析;軟體程式

　　引言

　　井下軌道電機車作為煤礦生產作業過程中所不可或缺的關鍵核心運輸裝備，其依據速度調控方式的差異可分為直流牽引電阻調速、直流牽引斬波調速和交流牽引變頻調速三大類別。其中交流牽引電機車作為新型的機車型別，相較於傳統的直流牽引電機車具有質量輕、體積小、執行穩定性佳、作業維護簡便、無需配設滑環與換向裝置，防爆效能優良的諸多優勢，加之變頻調速技術良好的節能效果。可以說，在交流牽引電機車必將成為今後井下電機車的主流形式。因此結合其執行特徵和使用需求，探究有效的電機車交流變頻控制方案，構建效能優良的交流變頻調速系統。

　　1控制系統設計分析

　　基於DSPIC30F6010A型十六位微控制器，設計研發一種電機車交流變頻控制系統。系統執行時有蓄電池供應直流電壓，並經由三相逆變控制單元將直流電調控成頻率可控的三相交流電。整個系統的主要構成元件囊括蓄電池、充電及電容模組、三相逆變電橋、電流感測元件、驅動模組、檢測模組、微控制器控制電路等[1-2]。

　　2DSPIC30F6010A型微控制器控制系統

　　DSPIC30F6010A微控制器控制電路為系統功能得以有效實現的.關鍵核心，整個控制電路囊括五大構成部分：一是由DSPIC30F6010A型微控制器、速度檢測電路、數字輸入訊號端等構成的DSP（數字訊號處理）數字系統，其可以有效開展各類數字運算、子模組調控以及電機車啟停執行、點動執行、多段速設定等功效；二是執行模擬量介面電路，其構成元件包括電流電壓檢測模組、溫度監測模組、執行速度設定模組等，功效是為DSP系統採集數字資訊；三是IGBT（絕緣柵雙極型電晶體）驅動電路，該電路能夠將從DSP系統中輸出的SPWM（脈衝寬度調製）訊號轉換為能夠調控IGBT系統的脈衝訊號。此外，當IGBT系統出現過載或短路現象時，該驅動電路課自行向DSP系統傳送故障訊號；四是CAN（現場匯流排）通訊電路；五是液晶顯示模組和鍵盤錄入模組，其中錄入模組能夠藉助外接的鍵盤裝置對系統的執行設定各類引數，譬如控制電機車的啟動或停止，設定電機車執行維持在某一速度值等，而液晶顯示模組核心功能便是對電機車執行中的各項執行引數進行設定，同時對執行中存在的故障資料進行記錄[3-4]。

　　3軟體系統分析

　　所設計控制系統配套軟體程式主要包含作業操控主程式、捕捉中斷程式、定時中斷服務程式、非同步通訊中斷程式、匯流排通訊中斷程式等子程式。主程式的核心功能是完成系統執行的初始化和設定相應執行引數，同時確保資料寄存裝置的有效初始化以及各類中斷功能執行的有效性。非同步通訊中斷程式的核心功能是實現同錄入鍵盤之間的有效對接，一方面實時接收鍵盤所傳輸的系統執行指令，另一方面將控制系統執行的各項引數和故障資訊等實時傳輸至鍵盤進行顯示，便於操作者瞭解執行狀況[5]。捕獲中斷程式的核心功能是實現對佔空比同週期寄存裝置內部的資料更新，並解算出相應的佔空比，完成脈衝寬度調製波的產生於輸出。定時中斷服務程式的核心功能主要有三點：一是對系統外界埠的各類子訊號進行取樣作業，一般包括電機啟停訊號、運動方向訊號、速度訊號、故障訊號以及復位訊號等；二是針對執行時電路中的直流電壓、三相電流、電路溫度等資料進行取樣和分析；三是針對電機開展缺相檢查、轉矩跟蹤與補償解算、V/F曲線求解、穩壓求解、死區補償求解、相位累加求解、寄存裝置數值求解、過載過流求解等[6]。

　　4系統執行效果分析

　　當電機車空載啟動時，其電流波形如圖3-1所示，電機車可在5s內實現有效的啟動操作，並進入執行穩定狀態。同時結合圖片內容可知，電機啟動時其啟動電流波形穩定性保持良好。此時電流值約為125A，電壓值約為180V均處於安全執行區間範圍內，同時由圖片波形狀態可知，電機執行穩定，安全5結語本次設計基於DSPIC30F6010A型微控制器開展，所設計電機車控制系統硬體電路結構簡單，模組區分鮮明，功能設定合理，能夠結合具體的實際使用需求設定相應的執行引數，從而確保了電機車在不同作業環境下使用的有效性。加之所配套軟體程式功能眾多，具備良好可移植性，極大地方便了不同型號電機車的使用需求。

　　參考文獻

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