煤炭学报

作者：葛世荣, 舒子龙, 鲍久圣, 王世博, 王小龙, 张磊,

关键词：刮板输送机, 永磁电机半直驱, 齿轮传动, 矢量控制, 机−电耦合动力学,

针对刮板输送机传统异步电机驱动系统传动效率低、工作能耗高以及永磁直驱系统径向尺寸大难以适应综采工作面安装空间及过载工况等问题，设计了一种新型永磁电机半直驱系统，利用MATLAB/Simulink仿真软件与台架试验研究了永磁半直驱刮板输送机的机−电耦合动力学行为。首先，基于永磁电机驱动技术，以SGZ1000/2000型刮板输送机为例，设计了一种永磁电机半直驱系统，并完成了驱动系统关键参数设计。其次，推导齿轮传动系统动力学模型，基于状态空间方程建模法搭建永磁电机半直驱刮板输送机的机−电耦合动力学仿真模型，通过仿真试验研究了永磁电机半直驱刮板输送机在多种工况下的机−电耦合动力学行为；结果表明：永磁电机半直驱系统在空载启动定常落煤、非定常落煤以及故障后满载启动3种工况下，能够实现零速重载运行、输出转速与电磁转矩的快速响应以及动态调节；在启动瞬间与负载突变下，链条速度、加速度与张力会发生明显波动，其中：在机头与机尾链轮处的波动峰值最大；随着链条传递波动峰值会发生衰减，距离机头与机尾链轮越远，波动峰值越小。再次，利用永磁电机半直驱系统试验台，开展空载启动落煤与满载启动模拟试验，得到了永磁电机半直驱系统的动态特性，试验结果与机−电耦合动力学模型的仿真结果基本一致。最后，基于台架试验性能参数，通过对比永磁电机半直驱系统与传统异步电机驱动系统的驱动性能后得到：永磁电机半直驱系统在全负载点的驱动效率均优于传统异步电机驱动系统，至少提升了16.3%以上，可显著提高矿山运输装备的节电率，有助于推进矿山朝着绿色低碳方向发展。

来源：2025年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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