基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，该方法将先确定电缆回收场景；在PLC伺服系统中输入回收场景特征数据；PLC伺服系统判定数据是否输入成功；若输入成功，根据回收场景选择合适的速度运行曲线；若输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；最后，装置按照速度曲线进行高压旧电缆自动回收。本发明专利技术通过速度运行控制曲线与电缆回收场景类型进行匹配，提高了工作效率及减少了人工成本。

【技术实现步骤摘要】
基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法
本专利技术涉及电力工程
，具体涉及高压旧电缆回收装置。
技术介绍
目前，110kV及以上高压电缆逐渐成为城市电力电网建设中尤为重要的组成部分。在电缆敷设
中，电缆的敷设有人力、机械、人力和机械混合敷设3种。由于高压电力电缆有大截面、长距离及质量重等特点，故一般都采用人力和机械混合敷设方法，但总体工作效率并不高。电缆敷设与电缆回收存在着对称关系，电缆回收技术也能采用电缆敷设相同的技术，而现在的电缆回收技术并不成熟，在回收过程中容易造成电缆损伤，导致电缆不能二次利用。本文针对110kV及以上高压电缆，自主研发了一套高压旧电缆自动化回收装置，总体设计如图1所示。装置的动力来源靠一组伺服永磁同步电机提供，控制电机的转速能够决定电缆回收速度。在电力工程施工过程中，高压电缆敷设的速度大概在6～9m/min，这个速度范围往往是靠现场施工人员的经验得出的，而高压旧电缆回收的速度与高压电缆敷设的速度类似。但是在复杂的回收场景下回收电缆时，恒速回收电缆并不合理，比如说在直线回收场景阶段希望回收速度稍快一点，斜坡和水平转弯阶段希望回收速度稍慢一点。针对这个问题，可以对伺服电机进行加减速控制，达到变速回收高压旧电缆的目的，并且合理的加减速控制可以有效地抑制电机在启停过程中出现失步和过冲的现象，避免机械柔性冲击，延长系统寿命，提高生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，达到自动回收高压旧电缆的目的，提高工作效率和减少人工成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其中：所述高压旧电缆回收装置包括收线架、安装于收线架的电缆盘、驱动电缆盘的永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机由PLC伺服系统控制；所述高压旧电缆回收装置的调速方法包括以下步骤：S1:把高压旧电缆回收装置安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，电缆回收场景包括水平直线、斜坡、水平转弯以及上述任意两种或者三种的组合；S2:把确定好的回收场景特征数据输入到PLC伺服系统中，回收场景特征数据包括每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度；S3:PLC伺服系统判断数据是否输入成功；S4:如果输入不成功，检查回收装置，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；S5:如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择对应的速度运行控制曲线，速度运行曲线包括梯形速度曲线、抛物线形速度曲线和S形速度曲线；S6:在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。优选的，所述PLC伺服系统设有对永磁同步伺服电机进行控制调速的控制系统，控制系统由内环、外环构成，其中外环是单纯的速度运行控制曲线指令，内环采用矢量控制，矢量控制通过对PMSM的定子电流进行解耦，使之分解为与转子磁链方向重合的可控制转子磁通大小的直轴分量id和超前转子磁链方向90°的用以控制转矩大小的交轴分量iq，对两个分量分别进行控制。3.根据权利要求2所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：PMSM矢量控制的电流控制方法选用id＝0的矢量控制方法，根据PMSM在dq轴坐标系下的转矩方程式为：Te＝np(ψfiq+(Ld-Lq)idiq)(1)式中：np为极对数，ψf为转子永磁磁链。优选的，PLC伺服系统对伺服对永磁同步伺服电机的整个调速控制过程为：用设定的速度指令与电机当前的转速相比较，经过速度环PI控制器得到q轴电流iq的指令值iqref；同时控制d轴电流idref＝0，检测输入到永磁同步伺服电机三相绕组中的电流，利用三相到两相的坐标变换式变换得到d、q轴上的电流id、iq，将其同给定的d、q轴电流相比较，通过各自的PI控制器得到d、q轴上的电压再结合解耦控制器的输出得到d、q轴电压指令udref、uqref；最后，通过两相到三相的坐标变换，将变换后得到的三相电压瞬时值指令和通过六路SVPWM信号输入到三相逆变器中，产生三相正弦电流并输入到永磁同步电机的定子绕组中，实现对永磁同步电机的伺服控制。优选的，梯形速度曲线的速度及位移数学表达式为：速度公式：位移公式：其中：v0为初速度，vmax为末速度，amax为加速度。优选的，抛物线形速度曲线的速度及位移数学表达式为：速度公式：位移公式：其中：ρ为加速度变化率，v0为初速度，a0为初加速度。优选的，S形速度曲线的速度及位移数学表达式为：速度公式：位移公式：其中：ρ为加速度变化率，v0为初速度。优选的，在MATLAB或者Simulink仿真软件平台中进行回收场景模拟仿真。本专利技术能够通过对永磁同步伺服电机进行加减速控制来回收高压旧电缆，针对不同的回收场景采用不同的加减速控制曲线，这样能达到自动回收高压旧电缆的目的，从而提高工作效率和减少人工成本。本专利技术的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1为基于速度运行控制曲线的高压旧电缆自动化回收控制流程图；图2为基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统的构成示意图；图3为梯形速度、加速度曲线图；图4为抛物线形速度、加速度曲线图；图5为S曲线形速度、加速度曲线图；图6为实例中的直线场景；图7为实例中的直线场景下电机负载转矩随时间变化曲线；图8为实例中的在直线场景下梯形转速运行曲线控制系统仿真结果；图9为实例中的直线+斜坡场景；图10为实例中的直线+斜坡场景下电机负载转矩随时间变化曲线图11为实例中的在直线+斜坡场景下抛物线形转速运行曲线控制系统仿真结果；图12为实例中的直线+90°转弯×2场景；图13为实例中的直线+转弯场景下电机负载转矩随时间变化曲线图14为实例中电机运动位置波形；图15为实例中电机转速波形；图16为实例中三种转速运行曲线在1.5s时转速衔接过程中电机电磁转矩波形；图17为实例中电机启动过程中定子绕组三相电流对比；图18为实例中电机停止过程中定子绕组三相电流对比。具体实施方式下面对本专利技术实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。在速度控制领域中，速度运行曲线的加减速控制方法一直是研究和运行人员关注的重点。当前对速度运行控制曲线的研究领域大致分布在：步进电机、电梯运行和列车行驶方面。步进电机由于惯性比较大，合理的对步进电机进行加减速控制可以有效地抑制电机在启停过程中出现失步和过冲的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于，其中：/n所述高压旧电缆回收装置包括收线架、安装于收线架的电缆盘、驱动电缆盘的永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机由PLC伺服系统控制；/n所述高压旧电缆回收装置的调速方法包括以下步骤：/nS1:把高压旧电缆回收装置安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，电缆回收场景包括水平直线、斜坡、水平转弯以及上述任意两种或者三种的组合；/nS2:把确定好的回收场景特征数据输入到PLC伺服系统中，回收场景特征数据包括每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度；/nS3:PLC伺服系统判断数据是否输入成功；/nS4:如果输入不成功，检查回收装置，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；/nS5:如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择对应的速度运行控制曲线，速度运行曲线包括梯形速度曲线、抛物线形速度曲线和S形速度曲线；/nS6:在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。/n

【技术特征摘要】
1.基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于，其中：
所述高压旧电缆回收装置包括收线架、安装于收线架的电缆盘、驱动电缆盘的永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机由PLC伺服系统控制；
所述高压旧电缆回收装置的调速方法包括以下步骤：
S1:把高压旧电缆回收装置安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，电缆回收场景包括水平直线、斜坡、水平转弯以及上述任意两种或者三种的组合；
S2:把确定好的回收场景特征数据输入到PLC伺服系统中，回收场景特征数据包括每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度；
S3:PLC伺服系统判断数据是否输入成功；
S4:如果输入不成功，检查回收装置，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；
S5:如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择对应的速度运行控制曲线，速度运行曲线包括梯形速度曲线、抛物线形速度曲线和S形速度曲线；
S6:在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。


2.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：所述PLC伺服系统设有对永磁同步伺服电机进行控制调速的控制系统，控制系统由内环、外环构成，其中外环是单纯的速度运行控制曲线指令，内环采用矢量控制，矢量控制通过对PMSM的定子电流进行解耦，使之分解为与转子磁链方向重合的可控制转子磁通大小的直轴分量id和超前转子磁链方向90°的用以控制转矩大小的交轴分量iq，对两个分量分别进行控制。


3.根据权利要求2所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：PMSM矢量控制的电流控制方法选用id＝0的矢量控制方法，根据PMSM在dq轴坐标系下的转矩方程式为：
Te＝np(ψfiq+(Ld-Lq)idiq)(1)
式中：np为极...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑飞勇，王兴，郑月忠，胡建平，韦爱平，黄晓剑，王华昕，黄兆，
申请(专利权)人：绍兴大明电力建设有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33