[發明專利]基于網絡通訊的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統及方法

在審

• 申請號: 201911107266.5
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110778325A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 王輝;王開強;孫慶;馮文強;王志云;朱曉冬;邢朋飛;伍勇軍;崔健;崔立山;吳劍波;王暢
• 申請（專利權）人: 中建三局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;H02P27/08;H02P23/30;H02P5/46
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王丹

1.一種基于網絡通訊的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統，包括若干臺用于驅動頂管機刀盤的電機，其特征在于：每臺電機均配有一臺變頻器控制，每臺變頻器通過網絡與主站控制單元通訊連接；主站控制單元同時向每臺變頻器發送相同的控制命令；每臺變頻器同時收到主站控制單元的控制命令后，采用DTC直接轉矩控制方式，分別控制對應的電機；每臺電機獲得相同的轉矩輸出，控制頂管機刀盤。

2.根據權利要求1 所述的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統，其特征在于：所述的主站控制單元連有人機交互界面，主站控制單元通過人機交互界面接收指令，每臺變頻器的數據通過以太網返回主站控制單元后顯示在人機交互界面上。

3.根據權利要求1或2所述的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統，其特征在于：所述的主站控制單元為PLC控制器。

4.根據權利要求1所述的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統，其特征在于：所述的網絡為以太網。

5.根據權利要求4所述的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統，其特征在于：所述的主站控制單元設置在控制室內，所述的以太網包括控制室以太網交換機、頂管機以太網交換機和Modbus/TCP模塊，每臺變頻器對應一個Modbus/TCP模塊；主站控制單元通過網線與控制室以太網交換機連接，控制室以太網交換機通過通信光纖與頂管機以太網交換機連接，頂管機以太網交換機通過網線與最近的一臺變頻器的Modbus/TCP模塊連接，若干臺變頻器的Modbus/TCP模塊順次通過網線連接。

6.權利要求1所述的頂管機刀盤直接轉矩變頻控制系統的控制方法，其特征在于：本方法包括：

主站控制單元通過網絡與每臺變頻器通訊，獲得每臺變頻器的運行參數，并同時發送相同的控制指令給每臺變頻器；

每臺變頻器同時接受主站控制單元的控制指令，采用DTC直接轉矩控制方式，分別控制對應的電機；

每臺電機獲得相同的轉矩輸出，控制頂管機刀盤。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的主站控制單元將速度給定值同時發送給每臺變頻器；所述的DTC直接轉矩控制方式具體為：

在確定的速度給定值下，利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析電機的數學模型，直接控制電機的磁通和轉矩，并把轉矩檢測值與轉矩給定值作比較，使轉矩波動限制在一定的容差范圍內，容差的大小由頻率調節器來控制；產生PWM脈寬調制信號，直接對逆變器開關狀態進行控制，以獲得轉矩輸出給電機。

8.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的每臺變頻器的運行參數包括變頻器的電流、電壓、扭矩、轉速、運行狀態和故障代碼。

9.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的主站控制單元的控制指令包括變頻器的啟動、停止、正轉、反轉、速度給定值和轉矩限制值。