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中心实验室(盛联科技园)
发布时间:2014-12-17 14:17:17
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全数字直流传动控制技术实验室
直流传动控制技术成熟,具有良好的控制特性,在相当长的时间内,直流传动,尤其是全数字直流传动仍然是电力传动领域的一个发展前途的发展方向。本室以直流传动的全数字控制、多机控制为主要研究方向,推动直流传动向更优性能和大功率方向发展。
研究室以煤炭及矿山行业生产中的皮带运输、矿井提升等大功率直流传动为突破口,开发研究出国内先进的面向这些行业的直流传动控制技术,实现大功率直流传动的全数字控制。具备开发研究和承担国内一流的全数字直流传动控制设备与装置的能力,电机功率可达5000KW的直流电机传动控制设备的能力,服务于煤炭、冶金、有色金属、造纸、大型码头等行业的皮带运输、矿井提升、轧机传动、造纸传动等大功率直流电机传动控制领域。
完成的建设内容有:
1. 配备ARM9、DSP2812和PowerPC5554开发系统;
2. 配备数字存储示波器Tek TPS2014;
3. 自建测功机系统一套;
4. 自建直流传动试验平台一套;
包括开关柜、晶闸管整流柜、变流柜和工艺控制单元等。自主研发了基于MCU和DSP的32位主控硬件系统,结合FPGA硬件实现快速高精度数字晶闸管触发控制,实现了多CPU的协调控制,满足了大功率直流电机的控制要求,开发了相适应的工业网络接口。采用了实时多任务操作系统开发了控制软件,开发了上位机图形编辑软件,并针对提升系统开发了功能控制软件。与测功机系统配套,构成了完整的电力传动直流系统测试系统与中试平台。
1. 自主开发出基于计算机技术(32位单片机)技术的ASCS控制系统;
该研究室的成果已成功应用于5000KW双机直流传动等应用,2006年通过了河北省的技术鉴定,并于2007年作为成果部分之一,获得中国煤炭工业科学技术进步一等奖。
2)全数字交流传动控制技术实验室
交流传动是电力传动发展的主流方向。目前,工程化的交流传动技术包括交交变频和交直交变频两种。本室以交直交变频为主研方向,开展了交交变频、交直交变频和矩阵变换器变频的研究工作。以交流变频传动的控制理论和数字化控制技术为突破口。开发出国内先进的交交变频同步机变频调速系统、绕线电机的双馈转子变频调速系统、鼠笼电机的双三电平变频传动系统和同步电机的双三电平交直交变频调速系统,并开展了无刷双馈电机、永磁同步电机等交流传动控制技术,取得了多项重要研究成果。具备电机功率6000KW的交交变频同步电机传动控制装置和2MW交直交双PWM变频传动系统的开发能力,可服务于煤炭、冶金、有色金属、造纸、大型码头等行业的矿井提升、轧机传动、造纸传动等大功率交流电机传动控制领域。
完成的建设内容有:
1. 配备了DSP2812的开发系统PDS560 USB2.0;
2. 配备了飞思卡尔的高性能微处理器PowerPC5554的开发系统及GreenHill公司的相关软件。
3. 建成了一套绕线电机的500kW级交流传动系统中试及研究平台,内置双三电平交直交变频系统。国内外首创了绕线电机的转子变频全范围调速系统,“系统整体水平达到了国际领先”。
4. 建成了一套鼠笼电机的500kW级交流传动系统中试及研究平台,内置双三电平交直交变频系统。实现了控制性能优越、四象限控制、能量回馈、单位功率因数、低谐波等技术优势。
5. 建成了一套同步电机的500kW级交流传动系统中试及研究平台,内置双三电平交直交变频系统。实现了控制性能优越、四象限控制、能量回馈、单位功率因数、低谐波等技术优势。
6. 自研装备了315kW的电力测功机系统,具备能量回馈功能。
7. 配备了高性能记忆存储示波器Agilent MSO6014、MSO6034、MSO6054示波器。
8. 开发了全数字交交变频同步电机调速系统,已应用于开滦矿业集团,于2006年通过了河北省科技厅组织的技术鉴定,“达到国内领先,国际先进水平”。
9. 开发了基于DSP2812+FPGA控制器的绕线电机的双馈转子变频调速系统、鼠笼电机的双三电平变频传动系统和同步电机的双三电平交直交变频调速系统,已应用于多个矿井。其中提升机双馈转子变频调速系统2007年通过了中国煤炭工业协会组织的鉴定,“系
统整体水平达到了国际领先”。
10. 开展了大量的电力传动节能技术研究。
11. 开展了风力发电、电动汽车控制等技术研究。
3)新型开关磁阻电机及其调速控制技术实验室开关磁阻电机调速控制系统是80年代发展起来的,由电力电子技术、控制技术及其计算机技术与传统磁阻式电机相结合的新型无级调速系统,目前已成为研究热点之一。开关磁阻电机的非线性控制和全数字控制是研究室的主要研究任务。
研究室利用开关磁阻电机的特点,致力于大功率、专用型开关磁阻电机及其调速控制设备与装置,电机功率可达400KW的新型电机传动控制装置的能力,服务于煤炭、冶金、有色金属、造纸等行业的电力传动控制领域。
具体建设内容有:
1. 配备了DSP2812数字技术的开发仪器与设备PDS560 USB2.0;
2. 配备了开关磁阻电机设计与电磁场分析软件;
3. 配备了高性能记忆存储示波器Agilent MSO6014;
4. 自建了一套155kW的基于DSP技术的新型开关磁阻电机调速控制实验研究平台(包括系统开发装置和实验研究柜,及测试分析仪器设备等),为开发面向大功率开关磁阻电机传动与控制的后期工程化成果建好研究开发平台;
5. 自建装备了315kW的测功机系统1套;
6. 开发了155kW的开关磁阻电机全数字控制系统1套,已经成功应用于平煤集团的矸石山绞车系统。并通过了河南省科技厅组织的技术鉴定,达到国内领先水平。
4)建成先进控制技术及其应用实验室电力传动控制是电力传动的核心内容,包括电机控制理论研究和控制技术研究。本室的主要任务是研究基于先进的DSP数字控制技术,开发研究新一代电子控制器关键技术。
1. 配备ARM9、DSP2812和PowerPC5554开发系统;
2. 配备了高性能记忆存储示波器Agilent MSO6014、MSO6034、MSO6054示波器;
3. 配备了高性能控制算法仿真分析工具MATLAB+dSPACE;
4. 开发了2套基于DSP2812+FPGA的全数字高性能通用电力传动控制器,支持多种总线协议,支持多CPU控制,具有强大的触发脉冲管理功能,全光纤触发接口。已经成功应用于中心多套新产品的研发应用中。
2007年12月,经技术委员会讨论,为适应电力电子与电力传动技术的发展,拓宽中心的研究方向,改组成立了“电机及其控制理论研究室”、“电力电子新技术研究室”、“全数字控制研究室”、“电磁兼容研究室”,新的研究室配置方案使得各研究室的研究内容分工更加清晰,更加有助于中心的可持续发展。
1)“电机及其控制理论研究室”定位于电力传动自动化技术的研究,整合了直流传动研究室、交流传动研究室和开关磁阻电机研究室的传动控制理论研究,增加了新型电机如双馈电机、永磁同步电机、直线电机等研究内容,以电机的控制理论为主要方向。近期无刷双馈电机和有刷双馈电机的节能研究、开展了非线性控制、无速度传感器控制等研究内容。
2)“电力电子新技术研究室”定位于电力电子功率变换技术的研究开发。功率变换器是交直流传动的重要支撑技术,该研究室将重点开展新型电力电子器件的应用技术、大功率功率变换器系统的拓扑研究、过压吸收、热控制研究等研究内容。并将变频传动开发中积累的经验向无功补偿、谐波吸收等电力系统拓展。
3)“全数字控制研究室”定位于高性能全数字控制器的研究开发。电力电子应用系统控制算法复杂,系统变量多,控制系统的全数字化是发展的必然方向。该研究室主要任务是基于高性能DSP、单片机、PowerPC、ARM等工具,结合FPGA/CPLD等技术,整合电子技术的最新成果,开发满足电力传动全数字控制的高性能控制应用系统。
4)“电磁兼容研究室”定位于解决电力传动系统的各种电磁兼容问题。电力电子应用系统是高频、高度非线性系统,电磁兼容问题是重要的研究方向。EMI/EMS研究的主要任务是分析研究大功率电力电子应用系统内外部的电磁兼容问题,如功率器件的内部过压过流控制,直流母线电压控制、电力电子系统对外电磁干扰及其控制,系统抗受外部电磁干扰的能力等。装备了静电枪和脉冲抗绕度测试仪等仪器设备。

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